(57)【要約】【課題】プラズマ密度の均一性を高めることの可能な表面波プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】表面波プラズマ処理装置は、導波管２０の誘電窓１６と互いに向い合う部位にスロットアンテナ２１を備えるとともに、基台１２と誘電窓１６との間に、遮蔽部３２と透過部３３とを有する遮蔽部材３０を備えている。そして、遮蔽部材３０は、載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ２１のアンテナ部２４の面積をＳ１、アンテナ部２４と遮蔽部３２との重なる部分の面積をＳ２、スロットアンテナ２１の開口部２３の面積をＳ３、開口部２３と遮蔽部３２との重なる部分の面積をＳ４とすると、Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３が満たされるように構成される。【選択図】図１
2013105949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される載置面を有した基台が収容される真空槽と、
前記真空槽に設けられた誘電窓上に配設される導波管とを備え、
前記導波管には、前記誘電窓と互いに向い合う部位にマイクロ波を放射するスロットアンテナが設けられ、該放射されたマイクロ波が前記誘電窓を介して前記真空槽内に伝播する表面波プラズマ処理装置であって、
前記基台と前記誘電窓との間に、遮蔽部と透過部とを有する遮蔽部材を備え、
前記載置面の法線方向から見て、
前記スロットアンテナのアンテナ部の面積をＳ１、
前記アンテナ部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ２、
前記スロットアンテナにおける１以上の開口からなる開口部の面積をＳ３、
前記開口部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ４とすると、
Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３が満たされる
ことを特徴とする表面波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、
前記開口の面積が大きくなるほど、前記載置面の法線方向から見て、該開口における前記遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなる
請求項１に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、
前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記複数の開口のうち、最も面積が大きい開口の全体と重なる
請求項１または２に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記スロットアンテナの開口部の全体と重なる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記導波管におけるマイクロ波の進行方向では、前記スロットアンテナの開口部の縁と互いに重なる縁を有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記スロットアンテナと前記遮蔽部材とを冷却する冷却機構を有する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面波プラズマ処理装置、特にスロットアンテナを用いてマイクロ波励起を行う表面波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロ波にて表面波プラズマを発生させ、この発生させた表面波プラズマに半導体基板を曝すことによって、半導体基板に対してドライエッチング、表面改質、アッシング等を行う表面波プラズマ処理装置が知られている。こうした表面波プラズマ処理装置として、例えば特許文献１に記載の装置では、半導体基板を収容する真空槽の上部に誘電窓を介してマイクロ波の導波管が配置され、誘電窓における真空槽内側の表面で表面波プラズマが生成される。この際、誘電窓と互いに向い合う導波管の下部が、複数の開口を有するスロットアンテナによって構成されているため、該スロットアンテナを介して放射されるマイクロ波が誘電窓の下面に表面波を伝播させることで、均一で高密度なプラズマが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１７３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした表面波プラズマ処理装置では、真空槽内におけるプラズマ密度が均一となるように、マイクロ波の波長等を含めた所定のプロセス条件に合わせて、スロットアンテナの形状、すなわちその開口の大きさや数、配置等が最適化されている。一方、こうした表面波プラズマ処理装置においては、処理対象に応じてプロセス条件が変更されることが少なくない。しかしながら、このような現状に対して、その都度のプロセス条件に合わせてスロットアンテナを設計しなおすことは煩雑であり、装置としての汎用性を欠くことにもなる。結局、プラズマ密度の均一性が得られがたいプロセス条件下で表面波プラズマ処理が行われる結果、プラズマ密度の不均一性に基づく処理結果のばらつきを、表面波プラズマ処理の前工程や後工程に対する各種の制約で解消する方策が取られている。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマ密度の均一性を高めることの可能な表面波プラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本発明の一態様は、基板が載置される載置面を有した基台が収容される真空槽と、前記真空槽に設けられた誘電窓上に配設される導波管とを備え、前記導波管には、前記誘電窓と互いに向い合う部位にマイクロ波を放射するスロットアンテナが設けられ、該放射されたマイクロ波が前記誘電窓を介して前記真空槽内に伝播する表面波プラズマ処理装置であって、前記基台と前記誘電窓との間に、遮蔽部と透過部とを有する遮蔽部材を備え、前記載置面の法線方向から見て、前記スロットアンテナのアンテナ部の面積をＳ１、前記アンテナ部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ２、前記スロットアンテナにおける１以上の開口からなる開口部の面積をＳ３、前記開口部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ４とすると、「Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３」が満たされること要旨とする。
【０００７】
本発明の一態様では、スロットアンテナのアンテナ部の直下よりも開口部の直下の方で、遮蔽部材の遮蔽部によるプラズマの遮蔽の割合が大きくなる。したがって、プラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが相対的に多く遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。
【０００８】
本発明の一態様は、前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、前記開口の面積が大きくなるほど、前記載置面の法線方向から見て、該開口における前記遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマ密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
【００１０】
本発明の一態様は、前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記複数の開口のうち、最も面積が大きい開口の全体と重なることを要旨とする。
【００１１】
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
【００１２】
本発明の一態様は、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記スロットアンテナの開口部の全体と重なることを要旨とする。
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナの開口部の直下部分全域においてプラズマが遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
【００１３】
本発明の一態様は、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記導波管におけるマイクロ波の進行方向では、前記スロットアンテナの開口部の縁と互いに重なる縁を有することを要旨とする。
【００１４】
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナの開口部の直下部分全域においてプラズマが遮蔽されるため、的確にプラズマを遮蔽することができるようになる。また同時に、スロットアンテナのアンテナ部の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによりプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができるようになる。そのため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
【００１５】
本発明の一態様は、前記スロットアンテナと前記遮蔽部材とを冷却する冷却機構を有することを要旨とする。
本発明の一態様では、遮蔽部材が冷却機構によって冷却されるため、プラズマからの熱によって遮蔽部材の温度が高まることを抑えることが可能である。そのため、遮蔽部材を構成する材料や遮蔽部材の構造に対してその選択範囲を広げることが可能となる。そして、遮蔽部材が冷却されることにより、遮蔽部材に接触したプラズマの活性種が失活することを抑制できるようになる。また、スロットアンテナと遮蔽部材とが同一の冷却機構によって冷却されるため、これらスロットアンテナと遮蔽部材とが互いに異なる冷却機構で冷却される場合と比べて、表面波プラズマ処理装置を構成する部材の点数を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における表面波プラズマ処理装置を具体化した第１実施形態について、その全体構成を示す断面図。
【図２】同実施形態の表面波プラズマ処理装置について、（ａ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見たスロットアンテナの平面構造を示す平面図、（ｂ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見た遮蔽部材の平面構造を示す平面図。
【図３】同実施形態の表面波プラズマ処理装置について、遮蔽部材の平面構造を示す平面図であって、該遮蔽部材の表面に対してステージにおける載置面の法線方向にスロットアンテナを投影した図。
【図４】基板の表面におけるレジスト膜のアッシング量と基板上の位置との関係を示したグラフであって、互いに異なる三種類の遮蔽部材を用いて得られた各アッシング量を三種類の線種で示したグラフ。
【図５】本発明における表面波プラズマ処理装置を具体化した第２実施形態について、（ａ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見たスロットアンテナの平面構造を示す平面図、（ｂ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見た遮蔽部材の平面構造を示す平面図。
【図６】第２実施形態の表面波プラズマ処理装置の変形例について、（ａ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見たスロットアンテナの平面構造を示す平面図、（ｂ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見た遮蔽部材の平面構造を示す平面図。
【図７】第２実施形態の表面波プラズマ処理装置の変形例について、（ａ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見たスロットアンテナの平面構造を示す平面図、（ｂ）は、ステージにおける載置面の法線方向から見た遮蔽部材の平面構造を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、第１実施形態では、表面波プラズマ処理装置が行う処理として基板に対するアッシング処理を例示する。まず、第１実施形態の表面波プラズマ処理装置の全体構成について説明する。
【００１８】
図１に示されるように、表面波プラズマ処理装置を構成するチャンバ本体１０の底部には、チャンバ本体１０内を所定の圧力まで排気するための排気口１１が形成されている。また、チャンバ本体１０内の下部には、処理対象である基板Ｓが載置されるステージ１２が収容されている。ステージ１２の外周部には、基板Ｓが載置される載置部分をステージ１２の上面にて区画するステージガイド１３が取り付けられている。このステージ１２の内部には、ステージ１２の上面である載置面上で基板Ｓを上昇及び下降させるリフトピン１４と、載置面に載置された基板Ｓを所定の温度に加熱する抵抗加熱ヒーターとが内蔵されている。
【００１９】
チャンバ本体１０の上部には、チャンバ本体１０内に反応性ガスを導入するガス導入路１５が形成され、さらに、基板Ｓと互いに向い合う部位には、開口１０ａが形成されている。また、チャンバ本体１０が有する開口１０ａには、該開口１０ａを塞ぐ石英製の透過窓であるマイクロ波透過窓１６が嵌め込まれ、該マイクロ波透過窓１６の上面には、左右方向に延びる矩形管状の導波管２０が連結されている。導波管２０における下壁のうちマイクロ波透過窓１６と向かい合う部位には、左右方向に延びる矩形状の開口２０ａが形成され、該開口２０ａには、該開口２０ａを塞ぐ金属製のスロットアンテナ２１が嵌め込まれている。
【００２０】
このような構成において、ガス導入路１５から反応性ガスが導入されてマイクロ波発振器２２から導波管２０内にマイクロ波が出力されると、該マイクロ波は、スロットアンテナ２１を介してマイクロ波透過窓１６側に放射され、その後、マイクロ波透過窓１６を透過してチャンバ本体１０内に伝播する。そして、マイクロ波透過窓１６を透過したマイクロ波によって、反応性ガスからなる表面波プラズマがマイクロ波透過窓１６の直下に生成される。なお、反応性ガスとしては水素もしくは酸素を使用することができる。
【００２１】
チャンバ本体１０の上壁における外側の角部には、冷却ブロック４０が連結されている。冷却ブロック４０は、チャンバ本体１０の上壁や導波管２０の下壁等を介してスロットアンテナ２１を冷却するとともに、チャンバ本体１０の上壁や連結部材３１等を介して遮蔽部材３０を冷却する。
【００２２】
次に、スロットアンテナ２１及び遮蔽部材３０の詳細な構成について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２（ａ），（ｂ）は、スロットアンテナ２１及び遮蔽部材３０をそれぞれ基板Ｓが載置されるステージ１２の載置面に対する法線方向から見た平面図であり、（ｂ）の遮蔽部材３０については、スロットアンテナ２１の直下に位置する部分のみが図示されている。
【００２３】
図２（ａ）に示されるように、矩形板状をなす金属製のスロットアンテナ２１は、矩形孔状をなす７つの開口２３ａ〜２３ｇと、該開口２３ａ〜２３ｇ以外の部分であるアンテナ部２４とを有している。
【００２４】
開口２３ａ〜２３ｇからなる開口部分２３のうち２つの開口２３ａ，２３ｂは、上記進行方向に延びる矩形孔であり、同進行方向に並んでいる。また同様に、２つの開口２３ｃ，２３ｄは、進行方向に延びる矩形孔であり、同進行方向に並んでいる。これら２つの開口２３ａ，２３ｂと２つの開口２３ｃ，２３ｄとは、導波管２０内を進行するマイクロ波の振動方向にて互いに向い合うように配置されている。開口２３ｅは、振動方向に延びる矩形孔であり、互いに向い合う開口２３ａと開口２３ｃとの間の部分から進行方向にそれる位置に配置されている。また同様に、開口２３ｆは、振動方向に延びる矩形孔であり、互いに向かい合う開口２３ｂと開口２３ｄとの間の部分から進行方向とは反対方向にそれる位置に配置されている。また同様に、開口２３ｇは、振動方向に延びる矩形孔であり、進行方向において２つの開口２３ｅ，２３ｆとの間に配置されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示されるように、遮蔽部材３０の基材は、アルミニウム等の金属板に多数の貫通孔が形成されたパンチングメタルであり、該基材の一部で貫通孔が塞がれている。このうち、貫通孔の塞がれた部分が先に説明した遮蔽部３２であり、遮蔽部３２以外の部分が先に説明した透過部３３である。遮蔽部３２は、同心環状に形成された第１の遮蔽部３２ａ、第２の遮蔽部３２ｂ、及び第３の遮蔽部３２ｃから構成されている。第１の遮蔽部３２ａは、進行方向に延びる矩形環状に形成され、振動方向に延びる帯部分の中央部に、他の部位よりも幅が広い幅広部３２ｅ，３２ｆを有している。また、第２の遮蔽部３２ｂは、第１の遮蔽部３２ａよりも小さい矩形環状に形成され、第１の遮蔽部３２ａの内側に配置されている。さらに、第３の遮蔽部３２ｃは、第２の遮蔽部３２ｂよりも小さい矩形板状に形成され、第２の遮蔽部３２ｂの内側に配置されている。
【００２６】
次に、これらスロットアンテナ２１の開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部材３０の遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの相対的な位置関係について説明する。図３は、遮蔽部材３０に対して載置面の法線方向に沿ってスロットアンテナ２１を投影した図であり、開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部３２とが重なる部分、アンテナ部２４と透過部３３とが重なる部分、アンテナ部２４と遮蔽部３２とが重なる部分、この順に濃いドットが付されている。
【００２７】
図３に示されるように、第１の遮蔽部３２ａのうち進行方向に延びる２つの帯部分の一方は、２つの開口２３ａ，２３ｂと重なり、他方は、２つの開口２３ｃ，２３ｄと重なっている。また、第１の遮蔽部３２ａの幅広部３２ｅは、該幅広部３２ｅの縁と開口２３ｅの縁とが一致するように開口２３ｅと重なり、幅広部３２ｆは、該幅広部３２ｆの縁と開口２３ｆとが一致するように開口２３ｆと重なっている。すなわち、進行方向に延びる４つの開口２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの各々は、その一部が第１の遮蔽部３２ａと重なり、振動方向に延びる２つの開口２３ｅ，２３ｆの各々は、その全体が遮蔽部３２ａと重なっている。
【００２８】
第２の遮蔽部３２ｂのうち進行方向に延びる２つの帯部分の一方は、開口２３ｇの上端部と重なり、他方は、開口２３ｇの下端部と重なっている。また、第３の遮蔽部３２ｃは、開口２３ｇの中央部分と重なっている。すなわち、スロットアンテナ２１の略中央に形成された開口２３ｇは、その一部が第２の遮蔽部３２ｂ及び第３の遮蔽部３２ｃと重なっている。
【００２９】
このように、ステージ１２における載置面の法線方向から見て、各遮蔽部３２ａ〜３２ｃの各々は、その一部が開口２３ａ〜２３ｇと重なり、それ以外の部分がアンテナ部２４と重なっている。ここで、載置面の法線方向から見て、アンテナ部２４の面積をＳ１とし、アンテナ部２４と各遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの重なる部分の面積をＳ２とする。すなわち、面積Ｓ２は、図３において最も薄いドットが付された部分の面積の合計である。また、載置面の法線方向から見て、スロットアンテナにおける開口２３ａ〜２３ｇの合計の面積をＳ３とし、開口２３ａ〜２３ｇと各遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの重なる部分の面積をＳ４とする。すなわち、面積Ｓ４は、図３において最も濃いドットが付された部分の面積の合計である。そして、スロットアンテナ２１の開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部材３０の遮蔽部３２ａ〜３２ｃとは、下記式１で示される遮蔽条件が満たされるように、相対的に配置されている。
（遮蔽条件）  Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３      …（式１）
次に、このように構成される表面波プラズマ処理装置の作用について説明する。
【００３０】
上述のように、表面波プラズマ処理装置では、スロットアンテナ２１から放射されたマイクロ波は、マイクロ波透過窓１６を透過してマイクロ波透過窓１６の直下で反応ガスから表面波プラズマを生成する。このとき、マイクロ波透過窓１６上でのマイクロ波の伝播の態様がスロットアンテナ２１の形状の影響を受けるために、マイクロ波透過窓１６の直下で生成されるプラズマの密度もその影響を受ける。特に、スロットアンテナ２１の開口部分２３の直下においてプラズマ密度が高くなることが、本発明者による実験によって見出された。
【００３１】
そこで、第１実施形態では、ステージ１２とマイクロ波透過窓１６との間に遮蔽部材３０が配置され、該遮蔽部材３０の遮蔽部３２によってプラズマの一部が遮蔽されることにより、基板Ｓ上におけるプラズマ密度の分布が変えられている。この際、上記遮蔽条件が満たされるように遮蔽部３２の形状や配置が設定されている。すなわち、アンテナ部２４の面積に対するその直下における遮蔽部３２の面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）よりも、開口部分２３の面積に対するその直下における遮蔽部３２の面積の割合（Ｓ４／Ｓ３）の方が大きくなる。したがって、アンテナ部２４の直下におけるプラズマが基板Ｓに対して遮蔽される割合よりも、開口部分２３の直下におけるプラズマが基板Ｓに対して遮蔽される割合の方が大きくなる。この際、上述のように、開口部分２３の直下ではプラズマ密度が高くなる傾向があるため、このように開口部分２３の直下においてプラズマが多く遮蔽されることによって、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性が高められることとなる。
【００３２】
次に、上述した表面波プラズマ処理装置の作用を基板Ｓに形成されたレジスト膜におけるアッシング量の一例を用いてより詳細に説明する。なお、図４は、互いに形状が異なる３種類の遮蔽部材３０を用いて得られた水素プラズマによるアッシング量と基板Ｓ上の位置との関係を遮蔽部材３０ごとに示すグラフである。図４にて、曲線Ｌ１は、遮蔽部３２の全てが省略されて遮蔽部材３０の全てが透過部に変更された場合のアッシング量を示す。また、曲線Ｌ２は、先の図２（ｂ）に示された遮蔽部３２ｂの内側の全てが遮蔽部に変更されて遮蔽部３２ａが省略された場合のアッシング量を示す。そして、曲線Ｌ３は、図２（ｂ）に示された態様にて遮蔽部３２が設けられた場合のアッシング量を示す。
【００３３】
図４中の曲線Ｌ１に示されるように、遮蔽部材３０の全てが透過部３３に変更された場合には、基板Ｓの中央部におけるアッシング量が他の部分よりも大きく、アッシング量の面内均一性が十分に得られがたい。これは、スロットアンテナ２１において開口２３ａ〜２３ｇに囲まれる部分と基板Ｓの中央部とが互いに向かい合うため、基板Ｓの中央部に達するプラズマの密度が他の部分よりも高くなるためである。
【００３４】
一方、図４中の曲線Ｌ２に示されるように、第２の遮蔽部３２ｂより内側の部分が全て遮蔽部に変更された場合には、曲線Ｌ１に比べて、基板Ｓの面内におけるアッシング量の均一性が向上している。特に、曲線Ｌ１と比較して、曲線Ｌ２は、スロットアンテナ２１の中央部と互いに向い合う基板Ｓの中央部において低いアッシング量を示す。
【００３５】
また、図４中の曲線Ｌ３に示されるように、図２（ｂ）に示された態様にて遮蔽部３２が配置される場合には、曲線Ｌ２の場合よりもさらに基板Ｓの面内におけるアッシング量の均一性が向上している。すなわち、曲線Ｌ１よりも曲線Ｌ２の方が、プラズマ密度の均一性が高められ、また曲線Ｌ２よりも曲線Ｌ３の方が、さらにプラズマ密度の均一性が高められている。なお、曲線Ｌ２が得られる構成と曲線Ｌ３が得られる構成とを比較すると、双方とも上記遮蔽条件を満たしているものの、曲線Ｌ３が得られる構成の方が、Ｓ２／Ｓ１とＳ４／Ｓ３との差が大きい。すなわち、上記遮蔽条件が満たされる場合、Ｓ２／Ｓ１に対してＳ４／Ｓ３がより大きい方が、よりプラズマ密度の均一性を高めることができる。これは、Ｓ２／Ｓ１に対してＳ４／Ｓ３がより大きい方が、アンテナ部２４の直下よりも開口部分２３の直下において、遮蔽部３２が割合としてより多くのプラズマを遮蔽することとなるためである。
【００３６】
以上説明したように、第１実施形態の表面波プラズマ処理装置によれば、以下に列記する効果が得られるようになる。
（１）ステージ１２とマイクロ波透過窓１６との間に、遮蔽部３２と透過部３３とを有する遮蔽部材３０が配置され、該遮蔽部材３０において上記遮蔽条件が満たされる。これにより、アンテナ部２４の直下よりも開口部分２３の直下の方で、遮蔽部３２による遮蔽の割合が大きくなるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を高められる。また、スロットアンテナ２１の形状を変更することなくプラズマ密度を変えることが可能であるから、表面波プラズマ処理装置としての汎用性も高いものとなる。
【００３７】
（２）遮蔽部材３０が冷却ブロック４０によって冷却されるため、プラズマからの熱によって遮蔽部材３０の温度が高まることを抑えることが可能である。そのため、遮蔽部材３０を構成する材料や遮蔽部材３０の構造に対してその選択範囲を広げることが可能である。そして、遮蔽部材３０を冷却することにより、遮蔽部材３０に接触したプラズマの活性種が失活することを抑制できるようになる。
【００３８】
（３）スロットアンテナ２１と遮蔽部材３０とが同一の冷却機構である冷却ブロック４０によって冷却されるため、これらスロットアンテナ２１と遮蔽部材３０とが互いに異なる冷却機構で冷却される場合と比べて、表面波プラズマ処理装置を構成する部材の点数を抑えることが可能である。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態について図５〜図７を参照して説明する。なお、第２実施形態の表面波プラズマ処理装置も、その基本的な構成は第１実施形態と同等である。ただし、第２実施形態では、スロットアンテナ及び遮蔽部材の形状が第１実施形態と異なっている。したがって、以下ではこの点を中心に説明する。なお、図５〜図７は、スロットアンテナ及び遮蔽部材をそれぞれステージ１２における載置面の法線方向から見た平面図であり、遮蔽部材については、スロットアンテナの直下に位置する部分のみが図示されている。
【００３９】
図５（ａ）に示されるように、金属板を基材とするスロットアンテナ５０は、７つの開口５１ａ〜５１ｇと、開口５１ａ〜５１ｇ以外の部分であるアンテナ部５２とを有している。開口５１ａ〜５１ｇはそれぞれがマイクロ波の振動方向に延びる矩形状に形成され、マイクロ波の進行方向に並んでいる。これらの開口５１ａ〜５１ｇのうち、スロットアンテナ５０の進行方向の中央に配置された開口５１ｄの面積が最も大きく、進行方向の先端に配置された開口５１ａと進行方向の基端に配置された開口５１ｇとは、この順に面積が大きい。また、開口５１ａと開口５１ｄとの間に配置された２つの開口５１ｂ，５１ｃと、開口５１ｄと開口５１ｇとの間に配置された２つの開口５１ｅ，５１ｆとは、互いに等しい大きさに形成されており、開口５１ａ〜５１ｇのうちでは面積が最も小さい。
【００４０】
図５（ｂ）に示されるように、第２実施形態の遮蔽部材６０における基材であるアルミニウム等の金属板には、振動方向に延びる矩形孔状の複数の開口が進行方向に並び、これら複数の開口によって透過部６２が構成されている。また、遮蔽部材６０のうち、透過部６２の形成されていない部分が遮蔽部分であり、進行方向に隣接する二つの開口の間の部分により一つの遮蔽部が区画され、遮蔽部材６０には、合計で７つの遮蔽部６１ａ〜６１ｇが区画されている。
【００４１】
遮蔽部６１ａ〜６１ｇにて進行方向で対向する両縁は、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇにて進行方向で対向する両縁と一致している。また、遮蔽部材６０の開口にて振動方向で対向する両縁は、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇにて振動方向で対向する両縁と同一の直線上にある。すなわち、遮蔽部６１ａにおける進行方向の幅と、開口５１ａにおける進行方向の幅とは、互いに等しい幅Ｗ１である。また、遮蔽部６１ａにおける振動方向の幅と、開口５１ａにおける振動方向の幅とは、互いに等しい幅Ｗ２である。そして、遮蔽部６１ｂと開口５１ｂ、遮蔽部６１ｃと開口５１ｃ、遮蔽部６１ｄと開口５１ｄ、遮蔽部６１ｅと開口５１ｅ、遮蔽部６１ｆと開口５１ｆ、遮蔽部６１ｇと開口５１ｇのそれぞれについても、同様にステージ１２の載置面の法線方向から見て互いに一致するかたちに形成されている。
【００４２】
ここで、このように構成される第２実施形態の表面波プラズマ処理装置の作用について説明する。
上述のような構成により、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てについて、その直下部分全域に遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇが存在することとなる。特に、導波管２０におけるマイクロ波の進行方向において、遮蔽部６１ａ〜６１ｇが開口５１ａ〜５１ｇの縁と互いに重なる縁を有しているため、遮蔽部６１ａ〜６１ｇは、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下に位置する一方で、アンテナ部５２の直下に位置する部分がほぼない。
【００４３】
したがって、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができる。また、スロットアンテナ５０のアンテナ部５２の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによってプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を適切に向上させることが可能となる。
【００４４】
なお、第２実施形態において、遮蔽部材の形状は以下のように変更してもよい。
例えば、図６（ｂ）に示されるように、遮蔽部材７０では、遮蔽部７１ａ〜７１ｇにおける進行方向の幅が、各遮蔽部７１ａ〜７１ｇの直上に位置するスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々における進行方向の幅よりも大きく形成されている。すなわち、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、遮蔽部７１ａ〜７１ｇは、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々の全体と重なるように、各開口５１ａ〜５１ｇよりも大きく形成されている。
【００４５】
このような構成によっても、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てについて、その直下部分全域に遮蔽部材７０の遮蔽部７１ａ〜７１ｇが存在することとなる。したがって、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を向上させることが可能となる。
【００４６】
なお、上記遮蔽部材７０は、さらに以下のように変更して実施することも可能である。すなわち、遮蔽部材７０には、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てに対し、その各々の全体と重なる遮蔽部７１ａ〜７１ｇが形成されている。これに限られず、遮蔽部材７０では、開口５１ａ〜５１ｇの少なくとも一つに対して、該開口の全体と重なる遮蔽部が形成される構成であってもよい。
【００４７】
例えば、最も面積が大きい開口５１ｄの全体と重なる遮蔽部７１ｄのみが遮蔽部材７０に形成される構成であってもよい。このような構成によれば、開口５１ａ〜５１ｇの中で最も面積が大きい開口５１ｄ、すなわちプラズマ密度の増大に与える影響が最も大きい開口５１ｄの直下部分全域に遮蔽部７１ｄが存在することとなる。したがって、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されることとなるため、基板Ｓの表面に曝されるプラズマの密度の均一性を、より簡単な構成で効果的に向上させることが可能となる。
【００４８】
また、例えば、図７（ｂ）に示されるように、遮蔽部材８０は、３つの遮蔽部８１ａ〜８１ｃを有しており、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、遮蔽部８１ａは開口５１ａの一部と、遮蔽部８１ｂは開口５１ｄの一部と、遮蔽部８１ｃは開口５１ｇの一部と重なるように配置されている。ここで、各遮蔽部８１ａ〜８１ｃと開口５１ａ，５１ｄ，５１ｇとの重なる部分の面積は、遮蔽部８１ｂと開口５１ｄが最も大きく、次いで、遮蔽部８１ａと開口５１ａ、遮蔽部８１ｃと開口５１ｇの順に大きい。また、開口５１ｂ，５１ｃ，５１ｅ，５１ｆに対しては、これらの開口と重なる遮蔽部は設けられていない。すなわち、開口５１ａ〜５１ｇの面積が大きくなるほど、その開口における遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなっている。
【００４９】
このような構成によれば、開口５１ａ〜５１ｇに関し、プラズマ密度の増大に与える影響が大きくなるほど、その直下に遮蔽部８１ａ〜８１ｃが存在する部分の面積が大きくなることとなる。したがって、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されることとなるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を向上させることが可能となる。このことは、上述の第２実施形態においても共通している。
【００５０】
なお、図５〜図７から明らかなように、第２実施形態及びその変形例においても、遮蔽部の面積については、第１実施形態にて説明された遮蔽条件が満たされている。
以上説明したように、本実施形態の表面波プラズマ処理装置によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、以下に列記する効果が得られるようになる。
【００５１】
（４）面積が互いに異なる開口を含む複数の開口５１ａ〜５１ｇを有するスロットアンテナ５０に対し、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇの面積が大きくなるほど、該開口における遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇと重なる部分の面積が大きくなる。これにより、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることができる。
【００５２】
（５）遮蔽部材６０に、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の複数の開口５１ａ〜５１ｇのうち、最も面積が大きい開口５１ｄの全体と重なる遮蔽部６１ｄが設けられる。これにより、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることができる。
【００５３】
（６）さらに、遮蔽部材６０に、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々の全体と重なる遮蔽部６１ａ〜６１ｇが設けられる。これにより、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができるようになる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
【００５４】
（７）特に、遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇは、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、導波管２０におけるマイクロ波の進行方向では、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの縁と互いに重なる縁を有する。これにより、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができる。また同時に、スロットアンテナ５０のアンテナ部５２の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによってプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができるようになる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を適切に向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、上記の各実施形態は、例えば以下のような形態にて実施することもできる。
・第２実施形態及びその変形例では、開口がマイクロ波の進行方向に並んで形成されているスロットアンテナに対する遮蔽部材の形状について説明した。しかし、第２実施形態及びその変形例で述べた遮蔽部材の形状における特徴を、第１実施形態のように開口がマイクロ波の進行方向及び振動方向の２方向に並んで形成されているスロットアンテナに対する遮蔽部材に適用してもよい。
【００５６】
・上記各実施形態では、遮蔽部材を金属製としたが、セラミック等の非導電性の材料から形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、複数の開口を有するスロットアンテナを備える表面波プラズマ処理装置に本発明を適用したが、単一の開口を有するスロットアンテナを備える場合であっても、本発明を適用することができる。また、スロットアンテナの開口の形状や配置も任意である。
【００５７】
・上記各実施形態では、反応性ガスとして水素もしくは酸素を使用することとしたが、反応性ガスの種類はこれに限られない。
・上記各実施形態では、アッシングを行う表面波プラズマ処理装置に本発明を適用したが、表面波プラズマを利用してドライエッチングや表面改質を行う装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
Ｓ…基板、１０…チャンバ本体、１２…ステージ、１６…マイクロ波透過窓、２０…導波管、２１，５０…スロットアンテナ、２３ａ〜２３ｇ，５１ａ〜５１ｇ…開口、２４，５２…アンテナ部、３０，６０，７０，８０…遮蔽部材、３２，３２ａ〜３２ｃ，６１ａ〜６１ｇ，７１ａ〜７１ｇ，８１ａ〜８１ｃ…遮蔽部、３３，６２…透過部、４０…冷却ブロック。
【図１】
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【図２】
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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３】
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