(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波によりプラズマ状態にされた反応ガスを用いてプラズマプロセスを行なうプラズマプロセス装置であって、
開口部を有し、かつ内部にてプラズマプロセスを行なうための処理室と、
前記開口部に嵌め込まれ、かつ前記処理室の内部にマイクロ波を伝達するための誘電体よりなるマイクロ波導入窓と、
前記マイクロ波導入窓の表面の一部に形成された導電体層とを備え、
前記マイクロ波導入窓の下面全面が前記処理室の内部に面しており、かつ前記マイクロ波導入窓の側面が前記開口部の壁面と対向しており、
前記導電体層は前記マイクロ波導入窓の前記下面全面を除いて、前記側面に形成されている、プラズマプロセス装置。
【請求項２】
前記導電体層は、前記プラズマプロセス装置の金属部分と対向する前記マイクロ波導入窓の表面に形成されている、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項３】
前記導電体層の厚みは１μｍ以上である、請求項１または２に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】
前記導電体層の材質は、ニッケルおよび銅の少なくともいずれかを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。
【請求項５】
前記導電体層はめっきにより形成された金属層である、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマプロセス装置に関し、より特定的には、たとえば半導体や液晶表示装置の製造などに使用されるプラズマプロセス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。図５を参照して、このプラズマプロセス装置は、チャンバ蓋１０１と、チャンバ本体１０２と、導波管１０３と、導波管端部１０３ａと、マイクロ波導入窓１０４と、シャワープレート１０５と、シャワープレート保持部材１０６と、基板ホルダ１０７とを主に有している。
【０００３】
チャンバ蓋１０１はチャンバ本体１０２の上端に配置されており、チャンバ蓋１０１とチャンバ本体１０２との間はＯリング１０９によるシールされている。このチャンバ蓋１０１にはスリット状の開口部１０１ａが形成されている。その開口部１０１ａには、誘電体からなり、かつ逆凸形状の断面を有するマイクロ波導入窓１０４が挿入されている。チャンバ蓋１０１とマイクロ波導入窓１０４との間はＯリング１１０によりシールされており、Ｏリング１１０はＯリング１０９とともにチャンバ内部の気密を保持している。チャンバ内部は、真空ポンプ（図示せず）により排気され、真空状態が保持されている。
【０００４】
マイクロ波導入窓１０４の大気側には導波管端部１０３ａが配設されている。導波管端部１０３ａは、その上面中央部で導波管１０３と接続され、導波管１０３から導かれたマイクロ波を開口部１０３ｂからマイクロ波導入窓１０４側へ放射する。導波管端部１０３ａには保温流路１０３ｃが設けられており、導波管端部１０３ａおよびその周辺部が所定の温度を保つように保温流路１０３ｃには保温媒質が流されている。
【０００５】
チャンバ蓋１０１の真空側には、誘電体からなるシャワープレート１０５が設置されている。シャワープレート１０５の外周部には、シャワープレート１０５をチャンバ蓋１０１に支持するためのシャワープレート保持部材１０６がチャンバ蓋１０１に固定されている。チャンバ蓋１０１には外部からチャンバ内部へ反応ガスを供給するためのガス供給管１１１が接続されている。このガス供給管１１１から供給された反応ガスをチャンバ内部へ導くために、チャンバ蓋１０１には、ガス流路用の溝１０１ｂが設けられており、かつシャワープレート１０５には複数の吹出口１０５ａが設けられている。これにより、ガス供給管１１１から供給された反応ガスは、ガス流路用の溝１０１ｂで分岐されて各吹出口１０５ａからチャンバ内部へ供給される。
【０００６】
チャンバ内部には、シャワープレート１０５と対向するように基板１０８を保持可能な基板ホルダ１０７が設置されている。
【０００７】
次に、従来のプラズマプロセス装置を用いた場合の動作について説明する。
チャンバ内部が予め真空ポンプなどを用いて真空状態に保持される。マグネトロン（図示せず）から発せられたマイクロ波は、導波管１０３に導かれて導波管端部１０３ａの開口部１０３ｂとマイクロ波導入窓１０４とを経てシャワープレート１０５の表面からチャンバ内部へ放射される。
【０００８】
一方、所要の反応ガスは、ガス供給管１１１から導入された後、ガス流路用の溝１０１ｂで分岐され、複数の吹出口１０５ａからチャンバ内部へ供給される。
【０００９】
反応ガスがチャンバ内部に導入されると、マイクロ波によりプラズマが生成され、これにより基板ホルダ７上の基板８表面に対してプラズマ処理が施される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６は図５のマイクロ波導入窓付近を拡大して示す断面図である。図６を参照して、チャンバ蓋１０１の開口部１０１ａにマイクロ波導入窓１０４が挿入され、Ｏリング１１０で真空封止されている。チャンバ蓋１０１の開口部１０１ａにマイクロ波導入窓１０４を挿入するために、両者間には、嵌め合いのための隙間がある。誘電体であるマイクロ波導入窓１０４はアルミナなどのセラミックスであり、その加工は金属などに比べて困難である。このため、嵌め合いのための隙間を小さくするためには、マイクロ波導入窓１０４の精密な加工精度が要求され、コストが高くなる。
【００１１】
また、プラズマ発生による熱によってプラズマ源の各構成部品の温度は上昇する。チャンバ蓋１０１とマイクロ波導入窓１０４とは、その材料の違いにより熱膨張率が異なる。つまり、チャンバ蓋１０１は金属よりなるため、誘電体よりなるマイクロ波導入窓１０４よりも膨張する。よって、チャンバ蓋１０１の開口部１０１ａとマイクロ波導入窓１０４の間の嵌め合いのための隙間が広くなる。
【００１２】
マイクロ波導入窓１０４はその全表面からマイクロ波を放射している。このため、チャンバ蓋１０１の開口部１０１ａとマイクロ波導入窓１０４との間に隙間があると、その隙間においてマイクロ波導入窓１０４から漏れたマイクロ波により放電が生ずる。このような局所的な放電による温度分布で、マイクロ波導入窓１０４やシャワープレート１０５が破損するおそれがある。また、この場合、均一なプラズマの生成が困難になってしまう。
【００１３】
それゆえ、本発明の目的は、局所的な放電がなく、均一なプラズマプロセスが可能なプラズマプロセス装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマプロセス装置は、マイクロ波によりプラズマ状態にされた反応ガスを用いてプラズマプロセスを行なうものであって、処理室と、マイクロ波導入窓と、導電体層とを備えている。処理室は、開口部を有し、かつ内部にてプラズマプロセスを行なうためのものである。マイクロ波導入窓は、開口部に嵌め込まれ、かつ処理室の内部にマイクロ波を伝達するための誘電体よりなっている。導電体層は、マイクロ波導入窓の表面の一部に形成されている。マイクロ波導入窓の下面全面が処理室の内部に面しており、かつマイクロ波導入窓の側面が開口部の壁面と対向している。導電体層はマイクロ波導入窓の下面全面を除いて、側面に形成されている。
【００１５】
本発明のプラズマプロセス装置では、マイクロ波導入窓の表面の一部に導電体層が形成されており、この導電体層をマイクロ波導入窓と処理室の開口部との隙間が生じる部分に形成することができる。マイクロ波は導電体層を透過しない。このため、マイクロ波導入窓から上記隙間へのマイクロ波の漏れを導電体層が防止する。これにより、上記隙間でのマイクロ波による局所的な放電を防止できるため、マイクロ波導入窓やシャワープレートが破損することを防止でき、かつ均一なプラズマを生成することが可能となる。
【００１７】
これにより、開口部の壁面と対向するマイクロ波導入窓の表面からのマイクロ波の漏れを防止することができる。
【００１８】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、導電体層は、プラズマプロセス装置の金属部分と対向するマイクロ波導入窓の表面に形成されている。
【００１９】
これにより、マイクロ波導入窓が金属部分と対向する表面からのマイクロ波の漏れを防止することができる。
【００２０】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、導電体層の厚みは１μｍ以上である。
【００２１】
導電体層の厚みを１μｍ以上とすることにより、マイクロ波の遮断の効果を顕著に得ることができる。
【００２２】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、導電体層の材質は、ニッケルおよび銅の少なくともいずれかを含んでいる。
【００２３】
これにより、導電体層を金属めっきにより形成することができる。
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、導電体層はめっきにより形成された金属層である。
【００２４】
これにより、容易に導電体層を形成することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図であり、図２は図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。
【００２７】
図１および図２を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置は、チャンバ蓋１と、チャンバ本体２と、導波管３と、導波管端部３ａと、マイクロ波導入窓４と、シャワープレート５と、シャワープレート保持部材６と、基板ホルダ７とを主に有している。
【００２８】
チャンバ蓋１はチャンバ本体２の上端に配置されており、チャンバ蓋１とチャンバ本体２との間はＯリング９によりシールされている。このチャンバ蓋１にはスリット状の開口部１ａが形成されている。その開口部１ａには、アルミナなどの誘電体からなり、かつ逆凸形状の断面を有するマイクロ波導入窓４が挿入されている。チャンバ蓋１とマイクロ波導入窓４との間はＯリング１０によりシールされおり、Ｏリング１０はＯリング９とともにチャンバ内部の気密を保持している。チャンバ内部は、真空ポンプ（図示せず）により排気され、真空状態に保持されている。
【００２９】
マイクロ波導入窓４の大気側には導波管端部３ａが配設されている。導波管端部３ａは、その上面中央部で導波管３と接続され、導波管３から導かれたマイクロ波を開口部３ｂからマイクロ波導入窓４側へ放射する。導波管３は図示しないマグネトロンに接続されている。導波管端部３ａには保温流路３ｃが設けられており、導波管端部３ａおよびその周辺部が所定の温度を保つように保温流路３ｃには保温媒質が流されている。この保温流路３ｃは、ガンドリル等を用いることによって容易に形成することができる。
【００３０】
チャンバ蓋１の真空側には、窒化アルミニウムなどの誘電体からなるシャワープレート５が設置されている。シャワープレート５の外周部には、シャワープレート５をチャンバ蓋１に支持するためのシャワープレート保持部材６がチャンバ蓋１に固定されている。
【００３１】
チャンバ蓋１には外部からチャンバ内部へ反応ガスを供給するためのガス供給管１１が接続されている。このガス供給管１１から供給された反応ガスをチャンバ内部へ導くために、チャンバ蓋１にはガス流路用の溝１ｂが設けられ、シャワープレート５には複数個のガス吹出口５ａが設けられている。つまり、ガス供給管１１から供給された反応ガスはガス流路用の溝１ｂで分岐されて複数のガス吹出口５ａからチャンバ内部へ供給される。
【００３２】
チャンバ内部には、シャワープレート５と対向するように基板８を保持可能な基板ホルダ７が設置されている。
【００３３】
本実施の形態において特に注目すべきは、マイクロ波導入窓４の表面の一部にめっき膜４ａが形成されていることである。このめっき膜４ａは、開口部１ａの壁面と対向するマイクロ波導入窓４の表面に形成されている。言換えると、めっき膜４ａは、マイクロ波導入窓４のチャンバ内部に面する表面およびその背面を除く側面に形成されている。このめっき膜４ａは、たとえばニッケルや銅などの金属でめっきされた膜よりなり、１μｍ以上の膜厚を有している。
【００３４】
次に、本実施の形態のプラズマプロセス装置の動作について説明する。
チャンバ内部が予め真空ポンプなどを用いて真空状態に保持される。マグネトロン（図示せず）から発せられたマイクロ波は、導波管３に導かれて導波管端部３ａの開口部３ｃとマイクロ波導入窓４とを経てシャワープレート５の表面からチャンバ内部へ放射される。
【００３５】
このとき、マイクロ波導入窓４の側面にはめっき膜４ａが形成されているため、マイクロ波はめっき膜４ａによって反射される。このため、マイクロ波導入窓４の側面からマイクロ波が漏れることは防止される。
【００３６】
一方、所要の反応ガスは、ガス供給管１１から導入された後、ガス流路用の溝１ｂで分岐され、複数のガス吹出口５ａからチャンバ内部へ供給される。
【００３７】
反応ガスがチャンバ内部に導入されると、マイクロ波により均一なプラズマが生成され、これにより基板ホルダ７上の基板８表面に対して均一なプラズマ処理がなされる。
【００３８】
図３は、図１のマイクロ波導入窓付近の構成を拡大して示す図である。図３を参照して、本実施の形態では、マイクロ波導入窓４の側面がめっき膜４ａによって覆われている。このため上述したように、マイクロ波はめっき膜４ａによって反射され、マイクロ波導入窓４の側面からマイクロ波が漏れることは防止される。このため、チャンバ蓋１の開口部１ａとマイクロ波導入窓４との間の隙間においてマイクロ波による局所的な放電を防止することができ、その局所的な放電によるマイクロ波導入窓４やシャワープレート５の破損を防止できるとともに、均一なプラズマを生成することができる。
【００３９】
また、Ｏリング１０がマイクロ波に曝露されることも防止できる。
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を図３に対応する断面で示す図である。図４を参照して、本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成と比較して、めっき膜４ａの形成位置およびＯリングの配設位置が異なる。
【００４０】
めっき膜４ａは、マイクロ波導入窓４の側面のみならず、導波管端部３ａとの接触部にも形成されている。つまり、めっき膜４ａは、プラズマプロセス装置の金属部分と対向するマイクロ波導入窓４の表面に形成されている。ただし、めっき膜４ａは開口部３ｂの上方には形成されていない。これは、開口部３ｂからマイクロ波導入窓４へマイクロ波を伝送するためである。
【００４１】
導波管端部３ａの開口部３ｂの外周部にはＯリング溝３ｄが設けられており、さらにその外周部にはＯリング溝３ｅが設けられている。Ｏリング溝３ｄ内には導波管端部３ａとマイクロ波導入窓４との封止のためのＯリング１６が配置されており、Ｏリング溝３ｅ内には導波管端部３ａとチャンバ蓋１との封止のためのＯリング１７が配置されている。
【００４２】
Ｏリング溝３ｄとＯリング溝３ｅとは、その間にチャンバ蓋１の開口部１ａとマイクロ波導入窓４との嵌め合いの隙間が位置するように設けられている。これにより、装置の外部からの大気の侵入を防止できるため、チャンバ本体２内は、図示しない真空ポンプにより排気され、真空状態に保つことができる。
【００４３】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態では、マイクロ波導入窓４の側面がめっき膜４ａにより覆われている。このため、実施の形態１と同様、開口部１ａとマイクロ波導入窓４との隙間にマイクロ波が漏れることによる局所的な放電を防止でき、マイクロ波導入窓４やシャワープレート５が破損することを防止することができる。
【００４５】
また、マイクロ波導入窓４と導波管端部３ａとの接触部にもめっき膜４ａが形成されている。このため、マイクロ波導入窓４からマイクロ波がＯリング１６側へ漏れることが防止され、それにより、Ｏリング１６のマイクロ波による曝露が防止される。
【００４６】
また、上述したように開口部１ａとマイクロ波導入窓４との嵌め合いの隙間を挟むようにＯリング１６、１７が配置されている。このため、反応ガスの漏れおよび大気の装置内への侵入を防止することができる。
【００４７】
なお実施の形態１および２では、めっき膜４ａとして、ニッケルや銅を含む金属めっき膜を用いた場合について説明したが、めっき膜４ａはマイクロ波を遮断できる導電体層であれば、その材質および製造方法は問わない。
【００４８】
またプラズマプロセス装置として、シャワープレート５の吹出口５ａから反応ガスを吹出す構成について説明したが、反応ガスはシャワープレート保持部材６やチャンバ蓋１から直接チャンバ内に供給されてもよい。この場合、シャワープレート５に吹出口５ａを設ける必要はない。
【００４９】
またガス流路用の溝１ｂをチャンバ蓋１側に設けた構成について説明したが、このガス流路用の溝１ｂはシャワープレート５側に設けられていてもよい。
【００５０】
またマイクロ波導入窓４におけるマイクロ波の放射面積を広く確保できる場合には、シャワープレート５は省略されてもよい。
【００５１】
またシャワープレート５はシャワープレート保持部材６を介してチャンバ蓋１に保持されているが、チャンバ蓋１に直接固定されてもよい。
【００５２】
またシャワープレート５に設けられた吹出口５ａは、チャンバ内部に向かうにつれて開口径が大きくなるテーパ形状を有していることが好ましい。
【００５３】
なお、本発明のプラズマプロセス装置は、たとえばエッチング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、またはアッシング装置に適用し得ることは言うまでもない。
【００５４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のプラズマプロセス装置では、マイクロ波導入窓の表面の一部に導電体層が形成されており、この導電体層をマイクロ波導入窓と処理室の開口部との隙間が生じる部分に形成することができる。マイクロ波は導電体層を透過しない。このため、マイクロ波導入窓から上記隙間へのマイクロ波の漏れを導電体層が防止する。これにより、上記隙間でのマイクロ波による局所的な放電を防止できるため、マイクロ波導入窓やシャワープレートが破損することを防止でき、かつ均一なプラズマを生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】  図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。
【図３】  図１のマイクロ波導入窓付近を拡大して示す断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を図３に対応した断面で示す図である。
【図５】  従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】  図５のマイクロ波導入窓付近を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１  チャンバ蓋、１ａ  開口部、１ｂ  溝、２  チャンバ本体、３  導波管、３ａ  導波管端部、３ｂ  開口部、４  マイクロ波導入窓、４ａ  めっき膜、５シャワープレート、５ａ  吹出口、６  シャワープレート保持部材、７  基板ホルダ、８  基板、１１  ガス供給管。
【図１】
0004260322.tif 000002
【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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