(57)【要約】【課題】熱応力により破損することの無い、段差構造のＲＦ入射窓を用いて、プラズマ処理の均一性を向上させるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】複数のコイル状の高周波アンテナ７からの電磁波を、絶縁性の円板状のＲＦ入射窓３を介して真空チャンバ１内に入射して、真空チャンバ１内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、ＲＦ入射窓３は、略均等な厚さで形成されると共に、ＲＦ入射窓３の中央部分が真空チャンバ１の内側に円形状に凸設されて、該凸設部分（ステップ部３ｂ）の周囲にリング状のプラズマ１５が形成されるようにしたものである。【選択図】図１
2007173033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、略均等な厚さで一体に形成されると共に、該窓の中央部分が前記容器の内側に円形状に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分は、緩やかな傾斜部を介して凸設されたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、径の大きい均一な厚さの円板状の第１平板と径の小さい均一な厚さの円板状の第２平板とを重ね合わせて形成されると共に、前記第２平板側を前記容器の内側に配設して凸設部分とし、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記第２平板は、前記第１平板を貫通するボルト部材により、前記第１平板側に支持されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記第２平板は、前記容器の内部に配設された支持部材により、前記第１平板側に支持されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、中央に円形状の開口部を有する均一な厚さのリング状のリング部材と、略均一な厚さの円形ドーム状のドーム部材とを有し、前記ドーム部材が前記開口部に挿入され、前記ドーム部材の底部が前記容器の内側に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分の外径を前記基板の直径より大きくすると共に、前記１つのアンテナの直径又は前記複数のアンテナの平均直径を前記凸設部分の外径より大きくし、
前記基板を基準にして、前記リング状のプラズマの密度中心位置を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より高くすると共に、前記プラズマの密度中心位置から前記基板を望む際、前記凸設部分が前記基板の影となるように、前記アンテナ及び前記基板を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項８に記載のプラズマ処理装置において、
前記基板を基準にして、前記容器内にガスを供給する供給口を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より低くしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、例えば、容器内に電磁波を入射する窓を有するプラズマ処理装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置において、誘導結合型のプラズマ処理装置では、装置の容器内に供給したガスをプラズマ化するため、ＲＦ（Radio Frequency）入射窓を介して、容器の外部のアンテナから、容器内部へ電磁波を入射している。このようなＲＦ入射窓を有するプラズマ処理装置において、ＲＦ入射窓は、耐熱性、耐プラズマ性を考慮してセラミクス材料が使用されている。
【０００３】
【非特許文献１】P. L. G. Ventzek, M. Grapperhaus and M. J. Kushner, "Investigation of Electron Source and Ion Flux Uniformity in High Plasma Density Inductively Plasma Tools Using 2-dimensional Modeling", J. Vac. Science Tech. B 12, 3118 (1994).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の大口径化が進む半導体向けのプラズマ処理装置は、膜厚、膜質の均一化が従来以上に重要になっている。例えば、層間絶縁膜やＳＴＩ（素子分離膜）の埋め込みを行うＣＶＤ用プラズマ処理装置の場合、成膜均一化にはデポジションとスパッタエッチングの均一性とその比率の均一性を両立させる必要がある。具体的には、デポジションの均一性改善には、ガスノズルの位置から基板までの距離を所定の範囲内に設定する必要がある。又、リング状プラズマをプラズマ源とする場合、スパッタエッチングの均一性改善には、リング状プラズマの径とプラズマから基板までの距離を所定の範囲に設定する必要がある。つまり、スパッタエッチングの均一性調整には、リング状プラズマの径と基板の高さの調整が必要となる。
【０００５】
更に、スパッタエッチングの均一性は、ＲＦ入射窓のプラズマ側に段差をつけた形状とすることで改善することが報告されている（非特許文献１）。しかしながら、セラミクス材料からなるＲＦ入射窓は、全面を均質に作製するのは難しいため、中心部と周辺部で物理的性質が異なり易く、特に、非特許文献１のように、中心部が厚く、周辺部が薄いような段差形状とした場合、その違いが更に大きくなるという作製上の問題があった。加えて、プラズマ処理装置におけるＲＦ入射窓は、プラズマ処理中に、中心部は温度が高く、周辺部は低くなる温度分布を有するため、このような温度分布の熱応力を考慮した場合、中心部が厚く、周辺部が薄いような段差形状では、構造的に耐えきれず、熱応力によって破損するおそれが高かった。従って、現実的に使用可能な段差構造のＲＦ入射窓が求められていた。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、熱応力により破損することの無い、段差構造のＲＦ入射窓を用いて、プラズマ処理の均一性を向上させるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係るプラズマ処理装置は、
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、略均等な厚さで形成されると共に、該窓の中央部分が前記容器の内側に円形状に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第１の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分は、緩やかな傾斜部を介して凸設されたものであることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係るプラズマ処理装置は、
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、径の大きい均一な厚さの円板状の第１平板と径の小さい均一な厚さの円板状の第２平板とを重ね合わせて形成されると共に、前記第２平板側を前記容器の内側に配設して凸設部分とし、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第３の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記第２平板は、前記第１平板を貫通するボルト部材により、前記第１平板側に支持されることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第３の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記第２平板は、前記容器の内部に配設された支持部材により、前記第１平板側に支持されることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第６の発明に係るプラズマ処理装置は、
１つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、中央に円形状の開口部を有する均一な厚さのリング状のリング部材と、略均一な厚さの円形ドーム状のドーム部材とを有し、前記ドーム部材が前記開口部に挿入され、前記ドーム部材の底部が前記容器の内側に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第７の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第１〜第６の発明のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分の外径を前記基板の直径より大きくすると共に、前記１つのアンテナの直径又は前記複数のアンテナの平均直径を前記凸設部分の外径より大きくし、
前記基板を基準にして、前記リング状のプラズマの密度中心位置を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より高くすると共に、前記プラズマの密度中心位置から前記基板を望む際、前記凸設部分が前記基板の影となるように、前記アンテナ及び前記基板を配置したことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第８の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第７に記載のプラズマ処理装置において、
前記基板を基準にして、前記容器内にガスを供給する供給口を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より低くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電磁波を入射する窓を、略均一な厚さを有する１つ又は複数の絶縁性部材から構成するので、熱応力により破損しにくくなると共に、窓を製造する際、各部材の形成や組立が容易になる。
【００１６】
又、窓のサイズやアンテナ、基板の配置を適切に設定したので、ＣＶＤ、エッチング等プラズマ処理において、スパッタエッチングの均一性を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態のいくつかを、図１〜８を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１（ａ）は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
本発明に係るプラズマ処理装置は、図１（ａ）に示すように、円筒状の真空チャンバ１の内部が処理室２として構成されるものであり、真空チャンバ１の上部開口部には段差形状を有し、上方から見て円形状のセラミクス製のＲＦ入射窓３が、開口部を塞ぐように配設されている。又、真空チャンバ１の下部には支持台４が備えられ、半導体等の基板５が支持台４の上面に保持される。
【００１９】
ＲＦ入射窓３の上部には、例えば、円形コイル状の高周波アンテナ７が複数配置され、高周波アンテナ７が各々独立して整合器８に接続されており、整合器８を介して高周波（ＲＦ）電源９が接続されて、各高周波アンテナ７に各々異なる電流を供給可能である。又、真空チャンバ１には、処理室２内に所望のガスを導入する複数のガスノズル１０ａ、１０ｂ（供給口）が、真空チャンバ１の外壁を貫通して、周方向に均等に設けられている。
【００２０】
基板５を支持する支持台４は、昇降装置１１により、その位置が上下移動可能である。又、基板５を支持する支持台４には、電極部１２が設けられており、電極部１２には整合器１３を介して低周波（ＬＦ）電源１４が接続されている。低周波電源１４は、高周波電源９より低い周波数を電極部１２に印加し、基板５にバイアス電力を印加できるようになっている。
【００２１】
上記構成のプラズマ処理装置では、高周波アンテナ７に電力を供給することにより、ＲＦ入射窓３を介して電磁波が処理室２に入射され、入射された電磁波が、ガスノズル１０ａ、１０ｂを介して処理室２内に導入されたガスをイオン化して、プラズマ１５を発生させる。このとき、プラズマ１５は、高周波アンテナ７の配置位置に相関するように、リング状形状となっている。
【００２２】
ここで、図１（ａ）、（ｂ）を用いて、セラミクス製のＲＦ入射窓３の構成を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦ入射窓３は、同じ厚さの平板の中央部分を凹ませたような形状である。具体的には、周縁部３ａに対して、その下方側（図１（ｂ）の下側）に、周縁部３ａに略垂直な垂直部３ｄを介して、ステップ部３ｂが凸設されており、ステップ部３ｂの凸設された側の面であるステップ面３ｃが処理室２の内側になるように配置されて、ＲＦ入射窓３の段差部として機能する。このＲＦ入射窓３は、略均一な厚さで一体に形成されており、垂直部３ｄの曲折部分は、応力が集中しないように、適度な曲率を持って形成されている。従って、ＲＦ入射窓３を略均一な厚さで形成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。
【００２３】
更に、本発明では、基板５上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、以下のような条件により、ＲＦ入射窓３の形状（例えば、ステップ部３ｂの外径Ａ、ステップ面３ｃの高さＢ等）、高周波アンテナ７や基板５の配置位置等の条件を設定している。
【００２４】
（１）ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部３ｂの外径Ａ
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面３ｃの高さＢ
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３ｂが影となる。
（５）ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さＧ＞ステップ面３ｃの高さＢ
上記各条件について、図２、図３を用いて、以下に説明を詳細に行う。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）においては、図１の中から、ＲＦ入射窓３、基板５、高周波アンテナ７、プラズマ１５等を抜き出して図示したものである。
【００２５】
本発明では、プラズマ１５の領域を最適な位置とすることで、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させており、そのための条件が上記条件（１）、（２）となる。
【００２６】
（１）ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
ここでは、ステップ部３ｂによる遮蔽効果（上記条件（３）、（４））を考慮しない単純なモデルを想定し、ステップ部３ｂの外径Ａ１＜基板５の直径Ｃである場合（図２（ａ））と、ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃである場合（図２（ｂ））とを比較して説明を行う。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、ステップ部３ｂの外径Ａ１＜基板５の直径Ｃである場合、生成されるプラズマ１５の領域は、ステップ部３ｂが存在するため、ステップ部３ｂの外径Ａ１より大きく、基板５の直径Ｃより小さい径を持つリング状の形状となる。この場合、図２（ｃ）のグラフに示すように、スパッタエッチング量のピーク位置は基板５の直径Ｃの内側に存在し、基板５の面内で、スパッタエッチング量が大きく変化すると共に、基板５の周縁から中心へ向かって、一旦増加した後、減少するプロファイルとなる。
【００２８】
一方、図２（ｂ）に示すように、ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃである場合、生成されるプラズマ１５の領域は、ステップ部３ｂが存在するため、ステップ部３ｂの外径Ａより大きく、かつ、基板５の直径Ｃより大きい径を持つリング状の形状となる。この場合、図２（ｃ）のグラフに示すように、スパッタエッチング量のピーク位置は基板５の直径Ｃの外側に存在し、基板５の面内で、スパッタエッチング量が緩やかに変化すると共に、基板５の周縁から中心へ向かって、緩やかに減少するプロファイルとなる。
【００２９】
このような傾向を考慮すると、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるには、ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃとして、生成されるプラズマ１５の領域を、基板５の直径Ｃより大きくすることが望ましいことがわかる。
【００３０】
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部３ｂの外径Ａ
上記条件（１）で説明したように、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるには、生成されるプラズマ１５の領域を、基板５の直径Ｃより大きい径を持つリング状の形状とすることが望ましい。そのためには、ステップ部３ｂの外径Ａ＞基板５の径Ｃとすることが必要であり、更に、プラズマ１５を生成させる高周波アンテナ７の配置位置を、ステップ部３ｂの外径Ａより大きくすることも重要である。これは、生成されるプラズマ１５が、主に、高周波アンテナ７の配置位置により左右されるからである。従って、高周波アンテナ７の配置位置により、プラズマ１５が生成される領域の位置が設定可能であり、高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部３ｂの外径Ａとなるように、高周波アンテナ７の配置位置（水平方向位置）を設定すればよい。このことにより、生成されるプラズマ１５の領域を、ステップ部３ｂの外径Ａより大きく、かつ、基板５の直径Ｃより大きい径を持つリング状の形状とすることができる。なお、上記平均径Ｄは、複数の高周波アンテナ７の直径の平均を求めたものであり、各高周波アンテナ７に各々異なる電流が流れる場合には、電流量に応じて、高周波アンテナ７の直径に重み付けをして、それらの平均を求めたものである。又、高周波アンテナ７が１つの場合には、その直径を用いる。
【００３１】
又、本発明では、遮蔽効果を利用することで、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させており、そのための条件が上記条件（３）、（４）となる。
【００３２】
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面３ｃの高さＢ
ＲＦ入射窓３のステップ部３ｂによる遮蔽効果を利用して、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるためには、図３（ａ）に示すように、プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３ｂが影になって、基板５全体が見えなくなることが必要であり、そのためには、少なくとも、プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面３ｃの高さＢとすることが必要となる。従って、プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面３ｃの高さＢとなるように、ＲＦパワー、圧力、ガス種等の成膜プロセス条件を設定すればよく、このことにより、遮蔽効果を利用して、基板５でのスパッタエッチング量の均一性を向上させることができる。なお、プラズマ密度中心１６の高さＥは、プラズマ解析により比較的精度良く求めることができるため、ステップ面３ｃの高さＢの下限値は予め求めることができる。
【００３３】
更に、基板５でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、遮蔽効果を最適に利用するため、上記条件（４）を満たすことが必要となる。
【００３４】
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３ｂが影となる。
遮蔽効果を最適に利用して、基板５でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、適度な範囲でステップ部３ｂが影になることが必要である。
【００３５】
その適度な範囲を検証してみると、仮に、プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３ｂが影にならず、基板５全体が見える場合（図３（ｂ）中の放射範囲Ｆ１参照）、図３（ｃ）のグラフのＦ１に示すように、スパッタエッチング量が基板５の中心で高く、基板５の周縁で低くなる傾向となる。これは、基板５の中心部では、基板５の周辺部と比較して、プラズマ密度中心１６の各点からの放射範囲Ｆ１が、多く重なるためである。
【００３６】
一方、プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３ｂが影となり、基板５の中心までが見える場合（図３（ｂ）中の放射範囲Ｆ２参照）、図３（ｃ）のグラフのＦ２に示すように、スパッタエッチング量が基板５の中心で低く、基板５の周縁で高くなる傾向となる。これは、基板５の中心では、プラズマ密度中心１６の各点からの放射範囲Ｆ２が重なることはなく、基板５の周縁では、プラズマ密度中心１６の各点からの放射距離が近いためである。
【００３７】
このような傾向を考慮すると、基板５でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、プラズマ密度中心１６からの放射範囲Ｆ内に基板５全体が見えず、かつ、プラズマ密度中心１６からの放射範囲Ｆ内に、少なくとも、基板５の中心部が見えるようにすることが望ましいことがわかる。従って、プラズマ密度中心１６からの放射範囲Ｆ内に、基板５全体が見えず、かつ、少なくとも、基板５の中心部が見えるように、基板５の高さ位置及びプラズマ密度中心１６の高さ位置を設定すればよい。
【００３８】
なお、基板５の高さ位置とスパッタエッチング量の均一性の関係は、高周波アンテナ７から基板５までの距離を横軸に取ると、図４に示すような関係があり、このことから、スパッタエッチング量の均一性の最小点が、高周波アンテナ７から所定距離離れた位置にあることがわかる。この距離は、ＲＦパワー、圧力、ガス種を予め決めれば、プラズマ解析により比較的精度良く求めることができる。従って、基板５の高さ位置は、図４に示すようなグラフから、最適な位置を求めて設定すればよい。なお、基板までの距離が設定可能（可変）である場合、成膜プロセスの条件が変わっても均一性を最小とする最適な位置が、基板までの距離の可変範囲内に入るように、プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅに対するステップ面３ｃの高さＢの上限を設定すればよい。
【００３９】
加えて、本発明では、基板５でのデポジションの均一性も確保しており、そのための条件が上記条件（５）となる。
【００４０】
（５）ガスノズル１０ｂの高さＧ＞ステップ面３ｃの高さＢ
複数のガスノズル１０ａ、１０ｂは、真空チャンバ１に周方向に均等に、真空チャンバ１の中心に向かって設けられおり、基板５上でデポジションの均一性を確保するには、その位置も重要な条件となる。具体的には、ガスノズル１０ａ、１０ｂからのガスの流れを阻害しないように、ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さ位置に対して、ＲＦ入射窓３のステップ部３ｂが干渉しない位置、つまり、ガスノズル１０ｂの高さＧ＞ステップ面３ｃの高さＢとすることが必要である（図１参照）。
【実施例２】
【００４１】
図５（ａ）は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置は、図５（ａ）に示すように、ＲＦ入射窓２１の構成を除いて、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図１に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００４２】
本実施例では、セラミクス製のＲＦ入射窓２１において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
【００４３】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦ入射窓２１も、同じ厚さの平板の中央部分を凹ませたような形状である。具体的には、周縁部２１ａに対して、その下方側（図５（ｂ）の下側）に、傾斜部２１ｄを介して、ステップ部２１ｂが凸設されており、ステップ部２１ｂの凸設された側の面であるステップ面２１ｃが処理室２の内側になるように配置されて、ＲＦ入射窓２１の段差部として機能する。このＲＦ入射窓２１は、略均一な厚さで形成されており、傾斜部２１ｄは、周縁部２１ａ、ステップ部２１ｂに対して緩やかな傾斜となると共に、傾斜部２１ｄの曲折部分は、応力が集中しないように、適度な曲率を持って形成されている。従って、ＲＦ入射窓２１を略均一な厚さで一体に形成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。又、製作性を向上するには、周縁部２１ａの幅が小さいことが望ましく、本実施例のＲＦ入射窓２１の場合は、周縁部２１ａに対して、傾斜部２１ｄを介して、ステップ部２１ｂを凸設しているので、周縁部２１ａの幅が小さくなり、製作性の向上に寄与する。なお、本実施例のプラズマ処理装置においては、高周波アンテナ７の配置位置を、ＲＦ入射窓２１の形状に合わせて、ＲＥ入射窓２１の傾斜部２１ｄに沿って配置しており、この傾斜部２１ｄの外周部分にプラズマ１５が生成されることになる。
【００４４】
更に、本実施例でも、基板５上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例１と同様に、以下のような条件により、ＲＦ入射窓２１の形状（例えば、ステップ部２１ｂの外径Ａ、ステップ面２１ｃの高さＢ等）、高周波アンテナ７や基板５の配置位置等の条件を設定している。
【００４５】
（１）ステップ部２１ｂの外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部２１ｂの外径Ａ
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面２１ｃの高さＢ
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部２１ｂが影となる。
（５）ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さＧ＞ステップ面２１ｃの高さＢ
なお、上記各条件については、実施例１で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【実施例３】
【００４６】
図６（ａ）は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図６（ａ）に示すように、ＲＦ入射窓３１の構成を除いて、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図１に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００４７】
本実施例では、セラミクス製のＲＦ入射窓３１において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
【００４８】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦ入射窓３１は、径の異なる円板状の平板を重ね合わせて用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、径の大きい均一な厚さの円板状の平板の天井部３２に対して、その下方側（図６（ｂ）の下側）に、径の小さい均一な厚さの円板状の平板のステップ部３３を重ね合わせて、天井部３２の中心部を貫通する吊り下げボルト３４により、ステップ部３３を吊り下げて、固定したものである。そして、ステップ部３３の下側の面であるステップ面３３ａが処理室２の内側になるように配置されて、ＲＦ入射窓３１の段差部として機能する。このように、径の異なる均一な厚さの円板状の平板を重ね合わせて、ＲＦ入射窓３１を構成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができ、又、個々の部材（天井板３２、ステップ部３３）は単純な形状であるので、製作性も向上させることができる。
【００４９】
なお、図６（ｃ）に示すように（図６（ｂ）の領域Ｈの拡大図）、天井部３２の上面には、天井部３２と吊り下げボルト３４との間をシールするため、シール溝３２ａが形成されており、シール溝３２ａにはシール部材３５が配設されている。
【００５０】
更に、本実施例でも、基板５上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例１と同様に、以下のような条件により、ＲＦ入射窓３１の形状（例えば、ステップ部３３の外径Ａ、ステップ面３３ａの高さＢ等）、高周波アンテナ７や基板５の配置位置等の条件を設定している。
【００５１】
（１）ステップ部３３の外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部３３の外径Ａ
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面３３ａの高さＢ
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部３３が影となる。
（５）ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さＧ＞ステップ面３３ａの高さＢ
なお、上記各条件についても、実施例１で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【実施例４】
【００５２】
図７（ａ）は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図７（ａ）に示すように、ＲＦ入射窓４１の構成を除いて、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図１に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００５３】
本実施例では、セラミクス製のＲＦ入射窓４１において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとしたものである。
【００５４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦ入射窓４１は、リング状の部材の中央の開口部分に、ドーム状の部材を挿入して用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、中央に円形の開口部分を有する均一な厚さのリング部４２と、略均一な厚さで形成され、底部に平面を有するドーム状のドーム部４３とを有し、リング部４２の開口部分にドーム部４３が挿入されて、ドーム部４３の底部が、下方側（図７（ｂ）の下側）に配置されたものである。そして、ドーム部４３の下側の面であるステップ面４３ａが処理室２の内側になるように配置されて、ＲＦ入射窓４１の段差部として機能している。このように、均一な厚さのリング部４２に、略均一な厚さのドーム部４３を組み合わせて、ＲＦ入射窓４１を構成し、応力集中箇所を減少させると共に、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。
【００５５】
なお、図７（ｃ）に示すように（図７（ｂ）の領域Ｉの拡大図）、ドーム部４３の端部には、フランジ４３ａが形成されており、リング部４２とフランジ４３ａとの間には、リング部４２とドーム部４３との間をシールするため、リング部４２の角を切り落として形成したシール部４２ａに、シール部材４４が配設されている。更に、プラズマ１５からシール部材４４を保護するため、シール部材４４の真空チャンバ１側には、保護溝４２ｂが形成されて、この保護溝４２ｂにテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂からなる保護部材４５が配設されている。
【００５６】
又、リング部４２とドーム部４３との間をシールする構造としては、図７（ｄ）に示すようなものでもよい。具体的には、リング部４２とドーム部４３のフランジ４３ａとの間には、リング部４２の上面に溝部４２ｃが形成されており、溝部４２ｃにはシール部材４４が配設されている。更に、プラズマ１５からシール部材４４を保護するため、シール部材４４の真空チャンバ１側には、保護溝４２ｄが形成されて、この保護溝４２ｄにテフロン等のフッ素樹脂からなる保護部材４５が配設されている。
【００５７】
更に、本実施例でも、基板５上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例１と同様に、以下のような条件により、ＲＦ入射窓４１の形状（例えば、ドーム部４３の外径Ａ、ステップ面４３ａの高さＢ等）、高周波アンテナ７や基板５の配置位置等の条件を設定している。
【００５８】
（１）ドーム部４３の外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ドーム部４３の外径Ａ
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面４３ａの高さＢ
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ドーム部４３が影となる。
（５）ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さＧ＞ステップ面４３ａの高さＢ
なお、上記各条件についても、実施例１で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【実施例５】
【００５９】
図８（ａ）は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図８（ａ）に示すように、ＲＦ入射窓５１の構成を除いて、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図１に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００６０】
本実施例では、セラミクス製のＲＦ入射窓５１において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
【００６１】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦ入射窓５１は、径の異なる平板を重ね合わせて用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、径の大きい均一な厚さの円板状の平板の天井部５２に対して、その下方側（図８（ｂ）の下側）に、径の小さい均一な厚さの円板状の平板のステップ部５３を重ね合わせ、真空チャンバ１の底部から延設された絶縁材料からなる棒状の支持部材５４により、ステップ部５３を下方から支持したものである。そして、ステップ部５３の下側の面であるステップ面５３ａが処理室２の内側になるように配置されて、ＲＦ入射窓５１の段差部として機能する。このように、径の異なる均一な厚さの円板状の平板を重ね合わせて、ＲＦ入射窓５１を構成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができ、又、個々の部材（天井板５２、ステップ部５３）は単純な形状であるので、製作性も向上させることができる。
【００６２】
なお、支持部材５４は、その断面形状が楕円状であり、その長軸側は、真空チャンバ１の中心方向に向かうように配置されて、ガスノズル１０ａ、１０ｂからのガスの流れを妨げないようにしている（図８（ｃ）参照）。又、支持部材５４は、真空チャンバ１の底部から延設させるのではなく、真空チャンバ１の壁面から延設させて、ステップ部５３を支持するようにしてもよい。又、本実施例のプラズマ処理装置においては、支持台４が昇降装置１１により上下可能な構造であるが、支持台４が上下動せず、固定されている場合には、支持台４から支持部材５４を延設させて、ステップ部５３を支持するようにしてもよい。
【００６３】
更に、本実施例でも、基板５上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例１と同様に、以下のような条件により、ＲＦ入射窓５１の形状（例えば、ステップ部５３の外径Ａ、ステップ面５３ａの高さＢ等）、高周波アンテナ７や基板５の配置位置等の条件を設定している。
【００６４】
（１）ステップ部５３の外径Ａ＞基板５の直径Ｃ
（２）高周波アンテナ７の平均径Ｄ＞ステップ部５３の外径Ａ
（３）プラズマ密度中心１６の高さ位置Ｅ＜ステップ面５３ａの高さＢ
（４）プラズマ密度中心１６から基板５を望む際、ステップ部５３が影となる。
（５）ガスノズル１０ａ、１０ｂの高さＧ＞ステップ面５３ａの高さＢ
なお、上記各条件についても、実施例１で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、容器内に電磁波を入射する窓を有するプラズマ処理装置であれば、どのようなものでも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るプラズマ処理装置において、プラズマ領域の配置条件を説明する図である。
【図３】本発明に係るプラズマ処理装置において、遮蔽効果を利用する配置条件を説明する図である。
【図４】本発明に係るプラズマ処理装置において、均一性と基板位置の関係を示す図である。
【図５】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図である。
【図６】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図である。
【図７】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図である。
【図８】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    真空チャンバ
２    成膜室
３    ＲＦ入射窓
４    支持台
５    基板
６    薄膜
７    高周波アンテナ
８    整合器
９    高周波電源
１０ａ  ガスノズル
１０ｂ  ガスノズル
１１  昇降装置
１２  電極部
１３  整合器
１４  低周波電源
１５  プラズマ
１６  プラズマ密度中心
２１  ＲＦ入射窓
３１  ＲＦ入射窓
４１  ＲＦ入射窓
５１  ＲＦ入射窓
【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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