(57)【要約】【課題】  プラズマ処理装置内において、処理容器の内面を保護しつつ、プラズマが安定して発生させることが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】このプラズマ処理装置は、処理容器１と、処理容器１内に配置された台３と、処理容器１に設けられた誘電体窓１６と、誘電体窓１６上に設けられたスロット板２０と、台３と誘電体窓１６との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体Ｑとを備え、スロット板２０にマイクロ波を入力することにより、誘電体窓１６下にプラズマを発生させ、このプラズマにより、台３上に配置された基板Ｗに処理を施ものであり、包囲体Ｑと凸部１６ｐとの間に所定の第１の隙間Ｇ１が存在する。【選択図】図５
2016091654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器内に配置された台と、
前記処理容器に設けられた誘電体窓と、
前記台と前記誘電体窓との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体と、
を備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓と、前記包囲体とは、縦方向に離間し、これらの間には所定の第１の隙間が存在する、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の隙間は、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記包囲体の上端部分は、前記包囲体の本体部よりも、前記包囲体の中心寄りに位置しており、
前記上端部分は、縦方向に延びており、
前記上端部分と前記本体部との間の横方向部分は、前記包囲体の中心方向に向かって延びており、
前記第１の隙間を与える、前記誘電体窓の外周部の下端は、前記上端部分よりも外側であって、且つ、前記横方向部分の上側に位置している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記包囲体を支える支持部材と、
前記支持部材から立設した絶縁体のピンと、
を更に備え、
前記ピンは前記包囲体の底面に存在する位置規制用凹部内に位置しており、
前記支持部材は、前記処理容器の一部を構成している、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体窓とスロット板を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器内に配置された台と、処理容器に設けられた誘電体窓と、誘電体窓上に設けられたスロット板と、を備え、スロット板にマイクロ波を入力することにより、誘電体窓下にプラズマを発生させ、このプラズマにより、台上に配置された基板に処理を施している。すなわち、スロット板及び誘電体窓はラジアルラインスロットアンテナを構成しており、アンテナにマイクロ波を照射すると、プラズマが発生し、このプラズマを用いて各種処理を行うことができる。プラズマを発生する際のガス種によって、様々な処理を行うことができ、このようなタイプの装置では、エッチングや成膜が行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／０５８６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプラズマ処理装置においては、処理容器の内面がエッチングされる、又は、処理容器の内面のエッチングによって発生したコンタミネーション源がウェハ上に堆積されるという問題があった。そこで、本願発明者らは、処理容器の内面を保護するため、台と誘電体窓との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体を設けることとした。これにより、処理容器の内面は保護されることになる。
【０００５】
また、誘電体窓の下面が凹部を有し、誘電体窓の凹部の開口端は、下方に向かって突出した凸部を有している場合、このような凸部は、単独では、誘電体窓の凹部内で発生したプラズマが、処理容器の内面に至るのを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、包囲体を採用したプラズマ処理装置において、包囲体へのマイクロ波伝播により、プラズマの安定性が劣化する現象を、本願発明者らは発見した。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理装置内において、処理容器の内面を保護しつつ、プラズマの安定性の劣化を抑制することが可能な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】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、前記処理容器内に配置された台と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記台と前記誘電体窓との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体と、を備えたプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓と、前記包囲体とは、縦方向に離間し、これらの間には所定の第１の隙間が存在することを特徴とする。
【０００９】
このようなプラズマ処理装置は、誘電体窓に与えられるマイクロ波を用いたプラズマ処理装置であれば、適用することができる。もちろん、スロット板を用いたプラズマ処理装置に採用することも好適である。
【００１０】
この場合、本発明に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、前記処理容器内に配置された台と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記誘電体窓上に設けられたスロット板と、前記台と前記誘電体窓との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体と、を備え、前記スロット板にマイクロ波を入力することにより、前記誘電体窓下にプラズマを発生させ、このプラズマにより、前記台上に配置された基板に処理を施すプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓の下面は凹部を有し、前記誘電体窓の前記凹部の開口端は、下方に向かって突出した凸部を有し、前記凸部の外側の側面は、前記処理容器の内面に対向しており、前記凸部の下端と前記包囲体とは縦方向に離間し、これらの間には所定の第１の隙間が存在することを特徴とする。
【００１１】
このプラズマ処理装置においては、まず、誘電体窓の凸部の位置は、誘電体窓の凹部内で発生したプラズマに、処理容器の内面が晒されることを阻害する位置であるため、処理容器の内面が保護される。更に、包囲体によって、処理容器の内面が保護される一方で、包囲体と凸部との間に所定の第１の隙間が存在するため、この隙間においてマイクロ波を吸収することが可能である。マイクロ波の吸収に関して、本願発明者らの検討によれば、マイクロ波が吸収できない場合、そのマイクロ波に起因して、処理容器内面と包囲体との間において、余分な放電が生じ、この場合には、プラズマの安定性が劣化することが判明した。
【００１２】
所定の第１の隙間は、好適にはグロー放電をする距離の隙間である。この場合、余分なマイクロ波の伝播を抑制することができ、余分な放電の発生を抑制することができる。したがって、プラズマの安定性の劣化を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、第１の隙間は、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲の場合、グロー放電が可能であるため、隙間においてマイクロ波が吸収される。第１の隙間が下限値より小さいとマイクロ波が吸収されずに包囲体に伝播して、余分な放電が生じ、プラズマに変化が生じるので、好ましくない。第１の隙間が上限値より大きい場合には、隙間の近傍において、粉塵のようなコンタミネーション源が発生する現象が観察された。したがって、第１の隙間は、上述の範囲内であることが好ましい。
【００１４】
また、前記包囲体の上端部分は、前記包囲体の本体部よりも、前記包囲体の中心寄りに位置しており、前記上端部分は、縦方向に延びており、前記上端部分と前記本体部との間の横方向部分は、前記包囲体の中心方向に向かって延びており、前記第１の隙間を与える、前記誘電体窓の外周部の下端は、前記上端部分よりも外側であって、且つ、前記横方向部分の上側に位置していることとしてもよい。この場合、横方向部分と上端部分とが、誘電体窓の外周部の下端、すなわち、誘電体窓の外周部の凸部に対しては、受け皿構造を構成するため、コンタミネーション源を受け皿構造内で、受け止めることができる。
【００１５】
また、前記凸部は、前記誘電体窓の中心方向へ向いた内側の側面を有し、前記包囲体の上端部分は、前記凸部の前記内側の側面にも対向し、この上端部分と前記内側の側面とは横方向に離間し、これらの間には第２の隙間が存在する。この場合、包囲体の前記上端部分は、誘電体窓の中心から見ると、凸部に対しては壁であり、更に、凸部の下方の先端も包囲体に対向しているため、凸部の周辺は、入り組んだ迷路構造となっている。したがって、凸部の周辺には、粉塵などのコンタミネーション源が入り込みにくい。
【００１６】
前記包囲体を支える支持部材と、前記支持部材から立設した絶縁体のピンと、を更に備え、前記ピンは前記包囲体の底面に存在する位置規制用凹部内に位置しており、前記支持部材は、前記処理容器の一部を構成していることを特徴とする。
【００１７】
この構造では、支持部材は処理容器の一部を構成しており、固定位置に存在している。支持部材から立設したピンは、包囲体の位置規制用凹部内に位置しているので、ピンが位置規制用凹部の内面に当接することにより、支持部材の横方向の移動が規制される。また、ピンは絶縁体であるため、ピン近傍における放電が抑制され。放電に起因するプラズマの安定化の劣化や、コンタミネーション源の抑制が可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のプラズマ処理装置によれば、処理容器の内面を保護しつつ、プラズマの安定性の劣化を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】プラズマ処理装置の基本構成を縦断面にて示す図である。
【図２】プラズマ処理装置の主要部の縦断面図である。
【図３】包囲体の斜視図である。
【図４】凸部と包囲体の近傍のプラズマ処理装置の縦断面図である。
【図５】凸部周辺の縦断面構成を拡大して示す図である。
【図６】凸部周辺の別の縦断面構成を拡大して示す図である。
【図７】包囲体の継ぎ目の近傍の縦断面構成を拡大して示す図である。
【図８】包囲体の下端の近傍の縦断面構成を拡大して示す図である。
【図９】隙間Ｇ１（ｍｍ）と、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及びコンタミネーション（源）の量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態に係る、プラズマ処理装置について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、プラズマ処理装置の基本構成を縦断面にて示す図である。
【００２２】
プラズマ処理装置ＰＡは、円筒形状の処理容器１を備える。処理容器１の天井部は誘電体からなる誘電体窓１６（天板）で塞がれる。処理容器１は、例えばアルミニウムからなり、電気的に接地される。処理容器１の内壁面は、アルミナなどの絶縁性の保護膜で被覆されている。
【００２３】
処理容器１の底部の中央には、基板としての半導体ウェハ（以下ウェハという）Ｗを載置するための台３が設けられる。台３の上面にウェハＷが保持される。台３は、例えばアルミナや窒化アルミナ等のセラミック材からなる。台３の内部には、電源に接続されたヒータ（図示せず）が埋め込まれ、ウェハＷを所定温度に加熱できるようになっている。
【００２４】
台３の上面には、台３に載置されるウェハＷを静電吸着する静電チャックＣＫが設けられる。静電チャックＣＫには、整合器を介してバイアス用の直流或いは高周波電力（ＲＦパワー）を印加するバイアス用電源が接続される。
【００２５】
処理容器１の底部には、台３に載置されるウェハＷの表面よりも下方の排気口から処理ガスを排気する排気管が設けられ、排気管には真空ポンプなどの排気装置１０が接続される。排気装置１０によって、処理容器１内の圧力が所定の圧力に調節される。
【００２６】
処理容器１の天井部には気密性を確保するためのＯリングなどのシールを介して誘電体窓１６が設けられる。誘電体窓１６は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの誘電体からなり、マイクロ波に対して透過性を有する。
【００２７】
誘電体窓１６の上面には、円板形状のスロット板２０が設けられる。スロット板２０は、導電性を有する材質、例えばＡｇ，Ａｕ等でメッキやコーティングされた銅からなる。スロット板２０には、例えば複数のＴ字形状やＬ文形状のスロットが同心円状に配列されている。
【００２８】
スロット板２０の上面には、マイクロ波の波長を圧縮するための誘電体板２５が配置される。誘電体板２５は、例えば、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの誘電体からなる。誘電体板２５は導電性のカバー２６で覆われる。カバー２６には円環状の熱媒流路が設けられ、この熱媒流路を流れる熱媒によってカバー２６及び誘電体板２５が所定の温度に調節される。２．４５ＧＨｚの波長のマイクロ波を例にとると、真空中の波長は約１２ｃｍであり、アルミナ製の誘電体窓１６中での波長は約３〜４ｃｍとなる。
【００２９】
カバー２６の中央には、マイクロ波を伝播する同軸導波管（図示せず）が接続されており、同軸導波管は、内側導体と外側導体から構成される、内側導体は、誘電体板２５の中央を貫通してスロット板２０の中央に接続される。この同軸導波管には、モード変換器及び矩形導波管を介してマイクロ波発生器３５が接続される。マイクロ波は、２．４５ＧＨｚの他、８６０ＭＨｚ，９１５ＭＨｚや８．３５ＧＨｚなどのマイクロ波を用いることができる。
【００３０】
マイクロ波発生器３５が発生したマイクロ波ＭＷは、マイクロ波導入路としての、矩形導波管、モード変換器、同軸導波管を介して、誘電体板２５に伝播する。誘電体板２５に伝播したマイクロ波ＭＷはスロット板２０の多数のスロットから誘電体窓１６を介して処理容器１内に供給される。マイクロ波によって誘電体窓１６の下方に電界が形成され、処理容器１内の処理ガスがプラズマ化する。すなわち、マイクロ波発生器３５からアンテナにマイクロ波ＭＷを供給すると、プラズマが発生する。
【００３１】
スロット板２０に接続される上記内側導体の下端は円錐台形状に形成されており、同軸導波管から誘電体板２５及びスロット板２０にマイクロ波が効率よく損失なく伝播される。
【００３２】
ラジアルラインスロットアンテナによって生成されたマイクロ波プラズマの特徴は、誘電体窓１６直下の領域ＰＳＭ（プラズマ励起領域）で生成された比較的電子温度の高いエネルギーのプラズマが、大きな矢印で示すように下方へ拡散し、ウェハＷ直上の領域（拡散プラズマ領域）では約１〜２ｅＶ程度の低い電子温度のプラズマとなることにある。すなわち、平行平板等のプラズマとは異なり、プラズマの電子温度の分布が誘電体窓１６からの距離の関数として明確に生ずることに特徴がある。より詳細には、誘電体窓１６直下の領域での数ｅＶ〜約１０ｅＶの電子温度が、ウェハＷ直上の領域では約１〜２ｅＶ程度に減衰する。ウェハＷの処理はプラズマの電子温度の低い領域（拡散プラズマ領域）で行なわれるため、ウェハＷへリセス等の大きなダメージを与えることがない。プラズマの電子温度の高い領域（プラズマ励起領域）へ処理ガスが供給されると、処理ガスは容易に励起され、解離される。一方、プラズマの電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）へ処理ガスが供給されると、プラズマ励起領域近傍へ供給された場合に比べ、解離の程度は抑えられる。
【００３３】
処理容器１の天井部の誘電体窓１６中央には、ウェハＷの中心部に処理ガスを導入する中央導入部が設けられ、この中央導入部は処理ガスの供給路に接続される。処理ガスの供給路は上述の同軸導波管の内側導体内の供給路である。
【００３４】
この中央導入部は、誘電体窓１６の中央に設けられた円筒形状の空間部に嵌め込まれる円柱形状のブロック（図示せず）と、先端部にガス噴出用の開口を有する円柱状空間が連続したテーパ状の空間部とを備えている。このブロックは、例えばアルミニウムなどの導電性材料からなり、電気的に接地されている。アルミニウム製のブロックは、陽極酸化被膜アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等でコーティングすることができる。ブロックには上下方向に貫通する複数の中央導入口が形成されおており、ブロックの上面と同軸導波管の内側導体との下面との間には隙間（ガス溜め部）がある。この中央導入口の平面形状は、必要なコンダクタンス等を考慮して真円又は長孔に形成される。なお、空間部の形状は、テーパ状に限られるものではなく、単なる円柱形状でもよい。
【００３５】
上述のブロック上のガス溜め部に供給された処理ガスは、ガス溜め部内を拡散した後、ブロックに設けられた複数の中央導入口から下方にかつウェハＷの中心部に向かって噴射される。
【００３６】
処理容器１の内部には、ウェハＷの上方の周辺を囲むように、ウェハＷの周辺部に処理ガスを供給するリング形状の周辺導入部が配置される。周辺導入部は、天井部に配置される中央導入口５８よりも下方であって、かつ台３に載置されたウェハＷよりも上方に配置される。周辺導入部は中空のパイプを環状にしたものであり、その内周側には周方向に一定の間隔を空けて複数の周辺導入口６２が空けられる。周辺導入口６２は、周辺導入部の中心に向かって処理ガスを噴射する。周辺導入部は、例えば、石英からなる。処理容器１の側面には、ステンレス製の供給路が貫通しており、この供給路は周辺導入部の周辺導入口６２に接続される。供給路から周辺導入部に供給された処理ガスは、その複数の周辺導入口６２から周辺導入部の内側に向かって噴射される。複数の周辺導入口６２から噴射された処理ガスはウェハＷの周辺上部に供給される。なお、リング形状の周辺導入部を設ける替わりに、処理容器１の内側面に複数の周辺導入口６２を形成してもよい。
【００３７】
上述の中央導入口５８及び周辺導入口６２には、ガス供給源１００から処理ガスが供給される。ガス供給源１００は、共通ガス源及び添加ガス源から構成され、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理などの各種処理に応じた処理ガスを供給する。複数のガス源からのガスの流量を、それぞれの供給路に設けられた流量制御バルブで制御して混合すれば、目的の処理ガスを作成することができる。これらの流量制御バルブは、制御装置ＣＯＮＴによって制御することができる。なお、制御装置ＣＯＮＴは、マイクロ波発生器３５の起動やウェハＷの加熱、排気装置１０による排気処理なども制御する。
【００３８】
共通ガス源及び添加ガス源からの処理ガスは、目的に応じた適当な比率で混合され、それぞれの中央導入口５８及び周辺導入口６２に供給される。
【００３９】
例えば、共通ガス源に用いられるガスとしては、希ガス（Ａｒなど）を用いることができるが、その他の添加ガスを用いることもできる。また、ポリシリコン等のシリコン系の膜をエッチングするときは、添加ガスとして、Ａｒガス、ＨＢｒガス（又はＣｌ２ガス）、Ｏ２ガスを供給し、ＳｉＯ２等の酸化膜をエッチングするときは、添加ガスとして、Ａｒガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガスを供給し、ＳｉＮ等の窒化膜をエッチングするときは、添加ガスとしてＡｒガス、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、Ｏ２ガスを供給する。
【００４０】
なお、ＣＨＦ系ガスとしてはＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ２Ｆ、ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ２Ｆ、ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ２Ｆ、ＣＨＣＨ３Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣＨ２Ｆ２などを挙げることができる。
【００４１】
ＣＦ系ガスとしては、Ｃ（ＣＦ３）４、Ｃ（Ｃ２Ｆ５）４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２Ｆ２、及びＣ５Ｆ８などを挙げることができるが、エッチングに適した解離種が得られるという観点から、Ｃ５Ｆ８が好ましい。
【００４２】
中央導入口５８には中央導入ガスＧｃが供給され、周辺導入口６２には周辺導入ガスＧｐが供給される。この装置では、ウェハＷの中心部分に供給される中央導入ガスＧｃと、周辺部分に供給される周辺導入ガスＧｐのガス種毎の分圧やガス種自体を変化させることができるので、プラズマ処理の特性を多様に変化させることができる。この装置では、共通ガス源と添加ガス源で同じ種類のガスを供給することもできるし、共通ガス源と添加ガス源とで違う種類のガスを供給することもできる。
【００４３】
エッチングガスの解離を抑制するためには、共通ガス源からプラズマ励起用ガスを供給し、添加ガス源からエッチングガスを供給してもよい。例えば、シリコン系の膜をエッチングするときは、共通ガス源からプラズマ励起用ガスとしてＡｒガスのみを供給し、添加ガス源からエッチングガスとしてＨＢｒガス、Ｏ２ガスのみを供給する等である。共通ガス源はさらに、Ｏ２、ＳＦ６等のクリーニングガスその他の共通ガスを供給することもできる。
【００４４】
上記ガスには、いわゆる負性ガスが含まれている。負性ガスとは、電子エネルギーが１０ｅＶ以下で電子付着断面積を有するガスのことをいう。例えば、ＨＢｒやＳＦ６等が挙げられる。
【００４５】
ここで、均一なプラズマの生成、面内均一なウェハＷの処理を目的とし、フロースプリッタによって共通ガスの分岐比率を調節し、中央導入口５８及び周辺導入口６２からのガス導入量を調節する技術をＲＤＣ（Ｒａｄｉｃａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ＲＤＣは、中央導入口５８からのガス導入量と、周辺導入口６２からのガス導入量との比により表わされる。中央導入口５８及び周辺導入口６２からチャンバ内部に供給されるガス種が共通である場合が、一般的なＲＤＣである。最適なＲＤＣ値は、エッチング対象の膜種や種々の条件により実験的に決定される。
【００４６】
エッチング処理では、エッチングに従い副生成物（エッチングされた残渣や堆積物）が生成する。そのため、処理容器１内でのガス流れを改善し、副生成物の処理容器外への排出を促進するため、中央導入口５８からのガス導入と、周辺導入口６２からのガス導入とを交互に行うことが検討されている。これは、ＲＤＣ値を時間的に切り替えることにより実現可能である。例えば、ウェハＷの中心部分に多くのガスを導入するステップと、周辺部に多くのガスを導入するステップを所定周期で繰り返し、気流を調節することによって、処理容器１から副生成物を掃き出すことにより、均一なエッチングレートを達成しようとするものである。
【００４７】
なお、図１に示したプラズマ処理装置は、スロット板及び誘電体窓を用いた装置としては、一般的なものであり、種々の態様が可能である。このようなスロット板２０は、誘電体窓１６と共にアンテナを構成している。誘電体窓１６の径方向の中央には、板厚方向、すなわち、紙面上下方向に貫通する貫通孔が設けられており、これを中央導入口５８としてガスが処理容器内部に供給される。
【００４８】
なお、このプラズマ処理装置は、処理容器１内に配置された筒状の包囲体Ｑ（本例では、クォーツライナ）を備えている。
【００４９】
以上、説明したように、この実施形態に係るプラズマ処理装置は、処理容器１と、処理容器１内に配置された台３と、処理容器１に設けられた誘電体窓１６と、誘電体窓１６上に設けられたスロット板２０と、台３と誘電体窓１６との間の処理空間を囲む誘電体からなる包囲体Ｑとを備え、スロット板２０にマイクロ波を入力することにより、誘電体窓１６下にプラズマを発生させ、このプラズマにより、台３上に配置された基板Ｗに処理を施すプラズマ処理装置である。
【００５０】
図２は、プラズマ処理装置の主要部の縦断面図である。なお、ＸＹＺ三次元直交座標系において、Ｚ軸正方向を上方向、Ｚ軸負方向を下方向とし、基板が載置される台３の主平面はＸＹ平面によって構成されている。
【００５１】
上述のプラズマ処理装置において、このプラズマ処理装置は、誘電体窓１６の下面は凹部１４７を有し、誘電体窓１６の凹部１４７の開口端は、下方に向かって突出した凸部１６ｐを有し、凸部１６ｐの外側（誘電体径方向の中心から周辺部に向かう方向）の側面１６ｐｏは、処理容器１の内面１ｉに対向しており、凸部１６ｐの下端と包囲体Ｑとは縦方向に離間し、これらの間には所定の第１の隙間Ｇ１（図５参照）が存在している。
【００５２】
誘電体窓１６の凹部１４７は、環状の凹部であるが、凹部の形状及び数はこれに限定されるものではない。誘電体窓１６の様々な位置に凹部を形成すれば、凹部内にプラズマが固定される傾向が表れる。誘電体窓１６の中心部近傍に小型の円形凹部を形成したり、環状凹部の底面に小型の円形凹部を形成することもできる。
【００５３】
誘電体窓１６の中心には、ガス導入用の孔が空いており、これは中央導入口５８として、機能する。処理容器１の外壁にも、ガス導入用の孔が空いており、これは周辺導入口６２として機能する。処理容器１は、底板１ｄ上に、下部筒体１a、筒状の支持部材１ｂ、上部筒体１ｃを積み重ね、上部筒体１ｃ上に誘電体窓１６を固定して、構成されている。
【００５４】
このプラズマ処理装置においては、まず、誘電体窓１６の凸部１６ｐの位置は、誘電体窓１６の凹部１４７内で発生したプラズマに、処理容器１の内面１ｉが晒されることを阻害する位置であるため、処理容器１の内面が保護される。更に、包囲体Ｑによって、処理容器１の内面がプラズマから保護される。
【００５５】
また、包囲体Ｑと凸部１６ｐとの間に所定の第１の隙間Ｇ１（図５参照）が存在する。この隙間Ｇ１においてマイクロ波を吸収することが可能である。この隙間Ｇ１により、余分な放電の発生を抑制し、プラズマの安定性の劣化を抑制することが可能となる。
【００５６】
包囲体Ｑは、下部包囲体Ｑ１と、下部筒体上に積み重ねられた上部包囲体Ｑ２とを備えている。
【００５７】
図３は、包囲体の斜視図である。
【００５８】
下部包囲体Ｑ１は、円筒形である。上部包囲体Ｑ２は、外表面が円錐台の形状であって、頂部と底面が開口した筒形状である。上部包囲体Ｑ２の頂部の開口ＯＰは円形であり、この開口ＯＰは誘電体窓の下面に対向している。下部包囲体Ｑ１と上部包囲体Ｑ２とは、ピンＰＩＮ２（図４参照）を介して連結されている。
【００５９】
図４は、凸部と包囲体の近傍のプラズマ処理装置の縦断面図である。
【００６０】
上部包囲体Ｑ２と、処理容器を構成する上部筒体１ｃとの間には斜め方向に延びた隙間があり、この隙間は、凸部１６ｐの下端と上部包囲体Ｑ２との間の隙間（最小値）であるＧ１に連続している。なお、包囲体Ｑ１の下方には、処理容器１ａに形成された周辺導入口６２が位置している。
【００６１】
マイクロ波の吸収に関して、本願発明者らの検討によれば、第１の隙間Ｇ１において、マイクロ波が吸収できない場合、そのマイクロ波に起因して、処理容器内面と包囲体との間において、例えば、上記斜め方向に延びた隙間において、余分な放電が生じ、この場合には、プラズマの安定性が劣化することが判明した。
【００６２】
所定の第１の隙間Ｇ１は、好適にはグロー放電をする距離の隙間である。この場合、余分なマイクロ波の伝播を抑制することができ、余分な放電の発生を抑制することができる。したがって、プラズマの安定性の劣化を抑制することが可能となる。
【００６３】
なお、図９は、隙間Ｇ１（ｍｍ）と、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及びコンタミネーション（源）の量との関係を示すグラフである。隙間Ｇ１が小さくなると急激にＶＳＷＲの値が増加する。マイクロ波が包囲体Ｑ２に伝播すると、処理容器の壁と包囲体との隙間に、強い電界が発生するため、余分な放電が生じやすい。
【００６４】
このグラフによれば、第１の隙間Ｇ１は、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲の場合、グロー放電が可能であるため、第１の隙間Ｇ１においてマイクロ波が吸収される。第１の隙間Ｇ１が下限値より小さいとマイクロ波が吸収されずに伝播して、余分な放電が生じ、プラズマに変化が生じるので、好ましくない。第１の隙間が上限値より大きい場合には、隙間の近傍において、粉塵のようなコンタミネーション源が発生する現象が観察された。したがって、第１の隙間は、上述の範囲内であることが好ましい。
【００６５】
図５は、凸部周辺の縦断面構成を拡大して示す図である。なお、誘電体窓１６の下面の外周部と上部筒体１ｃとの間にはＯリングＯＲが介在している。
【００６６】
上部包囲体Ｑ２の上端部分は水平であり、この部分の厚みをＧ４とする。また、第１の隙間Ｇ１に連続して斜め下方に延びる隙間をＧ５とする。第１の隙間Ｇ１に連続して上方に延びる隙間をＧ３とする。
【００６７】
上述の通り、隙間Ｇ１の好適範囲は、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。隙間Ｇ５及び隙間Ｇ３は、それぞれ隙間Ｇ１と同一又はそれ以下など、適当に設定される。
【００６８】
図６は、凸部周辺の別の縦断面構成を拡大して示す図である。
【００６９】
凸部１６ｐは、誘電体窓１６の中心方向（同図ではＸ軸の負方向）へ向いた内側の側面１６ｐｉを有し、上部包囲体Ｑ２の上端部分Ｑ２ａは、凸部１６ｐの内側の側面１６ｐｉにも対向している。この上端部分Ｑ２ａは、垂直上方に延びており、上記内側の側面１６ｐｉとは横方向（Ｘ軸方向）に離間し、これらの間には第２の隙間Ｇ２が存在している。
【００７０】
この場合、包囲体の上端部分Ｑ２ａは、誘電体窓１６の中心から見ると、凸部１６ｐに対しては壁であり、更に、凸部１６ｐの下方の先端１６ｂも上部包囲体Ｑ２に対向しているため、凸部１６ｐの周辺は、入り組んだ迷路構造となっている。
【００７１】
換言すれば、上部包囲体Ｑ２の上端部分Ｑ２ａは、上部包囲体Ｑ２の本体部（最も外側に位置する円筒部分）よりも、上部包囲体Ｑ２の中心寄りに位置しており、上端部分Ｑ２ａは、縦方向（Ｚ軸方向）に延びており、上端部分Ｑ２ａと前記本体部との間の横方向部分（厚みＧ４が規定する部分）は、上部包囲体Ｑ２の中心方向に向かって延びており、第１の隙間Ｇ１を与える、誘電体窓の外周部の下端（凸部１６ｐ）は、上端部分Ｑ２ａよりも外側であって、且つ、前記横方向部分の上側に位置している。この場合、横方向部分と上端部分Ｑ２ａとが、誘電体窓外周部の下端、すなわち、誘電体窓の外周部の凸部１６ｐに対しては、受け皿構造を構成するため、コンタミネーション源を受け皿構造内で、受け止めることができる。
【００７２】
このように、凸部１６の周辺には、粉塵などのコンタミネーション源が入り込みにくい。また、隙間Ｇ３においては、ここで放電が起こって、コンタミネーション源が発生しても、コンタミネーション源は、隙間Ｇ２を通って下方に落下し、基板と誘電体窓との間の処理空間には混入しない。
【００７３】
隙間Ｇ２の好適範囲は、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、この場合には、マイクロ波の伝播抑制を実現しつつ、コンタミネーション源の下方への落下を抑制することが出来るという効果を奏する。
【００７４】
図７は、包囲体の継ぎ目の近傍の縦断面構成を拡大して示す図である。
【００７５】
下部包囲体Ｑ１と上部包囲体Ｑ２とは、ピンＰＩＮ２を介して連結されている。下部包囲体Ｑ１の上端には、凹部が設けられており、この凹部内にピンＰＩＮ２が配置されており、このピンＰＩＮ２は、上部包囲体Ｑ２の下端に設けられた凹部内にも位置している。すなわち、ピンＰＩＮ２により、下部包囲体Ｑ１と上部包囲体Ｑ２とが位置決めされ、上部包囲体Ｑ２の横方向の動きが規制されている。ピンＰＩＮ２はアルミナなどの絶縁体からなり、この近傍における放電が抑制される。
【００７６】
図８は、包囲体の下端の近傍の縦断面構成を拡大して示す図である。
【００７７】
このプラズマ処理装置は、下部包囲体Ｑ１を支える支持部材１ｂと、支持部材１ｂから立設した絶縁体のピンＰＩＮ１とを更に備えている。ピンＰＩＮ１はアルミナなどから構成され、この近傍における放電が抑制される。ピンＰＩＮ１は、下部包囲体Ｑ１の底面に存在する位置規制用凹部ＰＤ内に位置しており、支持部材１ｂは処理容器の一部を構成している。
【００７８】
この構造では、支持部材１ｂは処理容器の一部を構成しており、固定位置に存在している。支持部材１ｂに設けられた凹部内にピンＰＩＮ１は位置しており、この凹部内から立設したピンＰＩＮ１は、下部包囲体Ｑ１の位置規制用凹部ＰＤ内に位置しているので、ピンＰＩＮ１が位置規制用凹部ＰＤの内面に当接することにより、支持部材１ｎの横方向の移動が規制される。また、ピンＰＩＮ１は絶縁体であるため、ピン近傍における放電が抑制され。放電に起因するプラズマの安定化の劣化や、コンタミネーション源の抑制が可能である。
【００７９】
なお、支持部材１ｂはアルミニウムからなり、その内面は、下部包囲体Ｑ１によって、処理空間と分離されている。
【００８０】
なお、上述のプラズマ処理装置は、誘電体窓に与えられるマイクロ波を用いたプラズマ処理装置であれば、様々なタイプのものに適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…処理容器、３…台、１６…誘電体窓、２０…スロット板、Ｑ…包囲体、１６ｐ…凸部。
【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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