(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対しプラズマ処理を行なうための処理室を区画する処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理基板を載置する基板保持台と、
前記処理容器内を減圧するための排気手段と、
外部のマイクロ波発生装置と接続され、前記処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させるための複数のスロットを有する平面アンテナと、
前記平面アンテナと平行に配備され、マイクロ波を透過する機能を持つマイクロ波透過板と、
前記処理室内でプラズマ発生時の電子温度が少なくとも１．５ｅＶ以上となる領域にある部材を耐プラズマ性材料で被覆した被覆部と、
を備え、
前記被覆部は、前記マイクロ波透過板と一体に形成されている、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記被覆部および前記マイクロ波透過板の材質が、石英である、請求項１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、プラズマを用いて半導体基板等の被処理基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、ＬＳＩの高集積化、高速化の要請からＬＳＩを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化されている。それにともなって、半導体装置の製造時における金属汚染防止対策への要求も格段に厳しくなっている。特にプラズマを利用して被処理基板を処理するプラズマ処理装置においては、真空チャンバーの材質に金属を用いることから、金属汚染に対して十分な対策を講ずる必要がある。【０００３】
ところで、近年、プラズマ密度が高く低電子温度プラズマによる低温処理が可能なＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマ方式のプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置は、プラズマ密度が高いにもかかわらず電子温度が低く、かつプラズマ均一性に優れているため、被処理基板に対するダメージフリーな処理を行なうことができるものである。
【特許文献１】特開２０００−２９４５５０号公報
【発明の開示】
【０００４】
前記ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置では、平面アンテナに近接した位置に、マイクロ波を透過する機能を持つマイクロ波透過板が該平面アンテナと平行に設けられている。通常、このマイクロ波透過板を支持する支持部にはＡｌ合金などの金属部材が使用されており、この金属部材がプラズマ発生空間に露出した状態となっている。この露出した金属部材からの金属汚染については、従来殆ど注意が払われていなかった。
【０００５】
しかし、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置においてさえも、高電子温度となる低圧条件で処理を実施した場合、前記マイクロ波透過板近傍の電子温度が高くなるため、露出したＡｌ合金がプラズマのスパッタ作用で削られる。その結果、Ａｌを飛散させて被処理基板にＡｌ汚染を引き起こす原因となる。前記したように、半導体製品の性能向上に伴い高いレベルでの金属汚染対策が求められる現状では、僅かな金属汚染も極力低減すべきである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、プラズマ処理を行なう際に、処理容器内の金属製部材に起因する半導体装置の金属汚染を極力低減できるプラズマ処置装置を提供することにある。
【０００９】
本発明によれば、被処理基板に対しプラズマ処理を行なうための処理室を区画する処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理基板を載置する基板保持台と、
前記処理容器内を減圧するための排気手段と、
外部のマイクロ波発生装置と接続され、前記処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させるための複数のスロットを有する平面アンテナと、
前記平面アンテナと平行に配備され、マイクロ波を透過する機能を持つマイクロ波透過板と、
前記処理室内でプラズマ発生時の電子温度が少なくとも１．５ｅＶ以上となる領域にある部材を耐プラズマ性材料で被覆した被覆部と、
を備え、
前記被覆部は、前記マイクロ波透過板と一体に形成されている、プラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
前記本発明のプラズマ処理装置において、前記被覆部および前記マイクロ波透過板の材質が、石英であることが好ましい。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、プラズマ発生時に電子温度が１．５ｅＶ以上となる領域にある金属等の部材を耐熱性絶縁材料で被覆することにより、プラズマ中のイオン等によるスパッタ作用から金属等の部材を効果的に保護することができる。従って、Ａｌ等の金属などによる被処理基板の汚染を確実に防止することができる。
しかも、電子温度が１．５ｅＶ以上となる領域を被覆することにより、プラズマ処理の圧力条件によって電子温度が変動しても確実に汚染を回避できる。
【００１２】
また、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置では、マイクロ波透過板を通過したマイクロ波は、直後に処理ガスと接触してプラズマを生成し、下方へ向けて均等に拡散していくため、マイクロ波透過板直近の電子温度が最も高い。従って、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置の場合、電子温度が１．５ｅＶ以上となる領域はマイクロ波透過板近傍に集中しており、マイクロ波透過板近傍の金属製部材等を被覆することによって、効率よく電子温度が１．５ｅＶ以上となる領域をカバーできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置に用いられる平面アンテナ部材の構造を示す図。
【図３】チャンバー内における電子温度分布の測定結果を示すグラフ図。
【図４】プラズマ処理後のウエハ上のアルミニウム汚染の程度を示すグラフ図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図８】本発明の第５実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。このプラズマ処理装置１００は、複数のスロットを有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波を導入して高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されている。【００１５】
このプラズマ処理装置１００は、５００度以下の低温で下地膜等へのダメージフリーなプラズマ処理をすることができるとともに、プラズマ均一性に優れており、基板に対して均一なプロセス処理を実現できる。このため、プラズマ処理装置１００は、プラズマＣＶＤなどの処理に好適に利用可能なものである。【００１６】
このプラズマ処理装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー１を有している。チャンバー１の底壁１ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。なお、チャンバーの形状は円筒状に限らず角筒状（四角状）でもよい。【００１７】
チャンバー１内には被処理基板であるウエハＷやダミーウエハＷｄを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ２が設けられている。このサセプタ２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。サセプタ２の外縁部には、ウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒータ５が埋め込まれており、このヒータ５はヒータ電源６から給電されることによりサセプタ２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。このとき、例えば室温から８００℃までの範囲で温度制御可能となっている。なお、チャンバー１の内周には、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３などのセラミックスや、金属などの材質からなる円筒状のライナー７が設けられており、チャンバー１内の清浄状態を維持できるように構成されている。ライナー７の表面は、例えばＹ２Ｏ３などの希土類酸化物層など、耐プラズマ性を持つコーティング層を有していても良い。また、サセプタ２の外周側には、チャンバー１内を均一排気するため、多数の排気孔８ａを有するバッフルプレート８が環状に設けられ、このバッフルプレート８は、複数の支柱９により支持されている。【００１８】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるためのウエハ支持ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられている。【００１９】
チャンバー１の側壁には環状をなすガス導入部材１５が設けられており、このガス導入部材１５にはガス供給系１６が接続されている。なお、ガス導入部材はシャワー状に配置してもよい。このガス供給系１６は、処理内容に応じた任意のガスを供給するためのガス供給源を有している。ガスの種類は特に限定されるものではないが、図１の場合は、Ａｒガス供給源１７、Ｈ２ガス供給源１８、Ｏ２ガス供給源１９を有しており、これらのガスが、それぞれガスライン２０を介してガス導入部材１５に至り、ガス導入部材１５からチャンバー１内に導入される。なお、ガスライン２０の各々には、マスフローコントローラ２１およびその前後の開閉バルブ２２が設けられている。また、処理ガスとしては、上記Ａｒなどの希ガスとともに、例えば酸化処理の場合は酸素などの酸化ガスを用いればよく、窒化処理の場合はＮ２などの窒化ガスを用いればよい。【００２０】
上記排気室１１の側面には、排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。そしてこの排気装置２４を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気される。これによりチャンバー１内は所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。【００２１】
チャンバー１の側壁には、プラズマ処理装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷや、ダミーウエハＷｄの搬入出を行うための搬入出口２５と、この搬入出口２５を開閉するゲートバルブ２６とが設けられている。【００２２】
チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部の周縁部に沿ってリング状の支持部２７が設けられている。この支持部２７に誘電体、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等からなり、マイクロ波を透過するマイクロ波透過板２８がシール部材２９を介して気密に配備されている。したがって、チャンバー１内は気密に保持される。
マイクロ波透過板２８を支持する支持部２７は、例えばＡｌ合金やＳＵＳにより形成されており、水平な支持面と、該支持面に対し略垂直に形成された壁２７ａ（すなわち、チャンバー１の内壁）とを有している。本実施形態のプラズマ処理装置１００では、この垂直な壁２７ａを覆うようにマイクロ波透過板２８と同じ材質（好ましくは石英）で一体に形成された被覆部６０が形成されている。このように、被覆部６０をマイクロ波透過板２８と一体に形成することにより、耐久性を高くするとともに、部品点数を削減することができる。なお、被覆部６０は、マイクロ波透過板２８に、壁２７ａに対応する凸部を形成した後、該凸部の表面をＹ２Ｏ３などでコーティングすることによって形成することもできる。なお、マイクロ波透過板２８の表面全体もしくはその下面をＹ２Ｏ３などによってコーティングしてもよく、さらに、少なくともチャンバー１内の部材表面の全体をＹ２Ｏ３などによってコーティングしてもよい。この被覆部６０の作用については後述する。【００２３】
マイクロ波透過板２８の上方には、サセプタ２と対向するように、円板状の平面アンテナ部材３１が設けられている。なお、平面アンテナ部材は角板状（四角状）であってもよい。この平面アンテナ部材３１はチャンバー１の側壁上端に係止されている。平面アンテナ部材３１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板、Ｎｉ板またはアルミニウム板からなり、多数のマイクロ波放射孔３２が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。このマイクロ波放射孔３２は、例えば図２に示すように長溝状（スロット）をなし、典型的には隣接するマイクロ波放射孔３２同士が「Ｔ」字状に配置され、これら複数のマイクロ波放射孔３２が同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λ）に応じて決定され、例えばマイクロ波放射孔３２の間隔は、１／２λまたはλとなるように配置される。なお、図２においては、同心円状に形成された隣接するマイクロ波放射孔３２同士の間隔をΔｒで示している。また、マイクロ波放射孔３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。【００２４】
平面アンテナ部材３１の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する遅波材３３が設けられている。この遅波材３３は、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ部材３１とマイクロ波透過板２８とを密着させてもよく、また、遅波材３３と平面アンテナ部材３１も密着させることができる。チャンバー１の上面には、これら平面アンテナ部材３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属材からなるシールド蓋体３４が設けられている。チャンバー１の上面とシールド蓋体３４とはシール部材３５によりシールされている。シールド蓋体３４には、複数の冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、平面アンテナ３１、マイクロ波透過板２８、遅波材３３、シールド蓋体３４を冷却するようになっている。なお、シールド蓋体３４は接地されている。【００２５】
シールド蓋体３４の上壁の中央には、開口部３６が形成されており、この開口部３６には導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ部材３１へ伝搬されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。【００２６】
導波管３７は、上記シールド蓋体３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部に接続された矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、内導体４１は、その下端部において平面アンテナ部材３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ部材３１へ効率よく均一に伝播される。【００２７】
プラズマ処理装置１００の各構成部は、プロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、工程管理者がプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインタフェース５１が接続されている。【００２８】
また、プロセスコントローラ５０には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部５２が接続されている。【００２９】
そして、必要に応じて、ユーザーインタフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。【００３０】
このように構成されたＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００においては、以下のような手順でウエハＷに対する改質、成膜などのプラズマ処理が行われる。
まず、ゲートバルブ２６を開にして搬入出口２５からウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。【００３１】
そして、例えばガス供給系１６のＡｒガス供給源１７、Ｈ２ガス供給源１８、およびＯ２ガス供給源１９から、それぞれＡｒガス、Ｈ２ガス、およびＯ２ガスを所定の流量でガス導入部材１５を介してチャンバー１内に導入し、所定の圧力に維持する。【００３２】
次いで、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波をマッチング回路３８を経て導波管３７に導く。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次伝播して平面アンテナ部材３１に供給され、平面アンテナ部材３１の径外方向に均一に伝播される。そして、平面アンテナ部材３１のマイクロ波放射孔３２からマイクロ波透過板２８を介してチャンバー１内におけるウエハＷの上方空間に電磁波が放射される。その場合、マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ部材３１に向けて伝搬されていく。【００３３】
平面アンテナ部材３１からマイクロ波透過板２８を経てチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内では任意のガス（図１の場合は、例えば、Ａｒガス、Ｈ２ガス、およびＯ２ガス）がプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷの処理（例えば、改質、成膜など）が行なわれる。このマイクロ波プラズマは、略１０１１〜１０１３／ｃｍ３のプラズマ密度でかつウエハＷ付近では略１．５ｅＶ以下の低電子温度プラズマであり、低温かつ短時間で処理を行うことができ、しかも下地膜へのイオン等のプラズマダメージが小さい等のメリットがある。【００３４】
ここで、本発明の基礎となる実験データについて、図３を参照しながら説明を行なう。図３は、図１と同様の構成のプラズマ処理装置１００を用い、ダミーウエハＷｄに対して模擬的にプラズマ処理を行ない、チャンバー１内の電子温度を測定した結果を示すグラフである。図３のグラフの縦軸は電子温度（ｅＶ）を示し、横軸は、プラズマ生成部（マイクロ波透過板２８の下端）を０としてダミーウエハＷｄまでの距離（ｍｍ）を示している。なお、プラズマ処理条件は、処理ガスとしてＡｒを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で用い、圧力は６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）または６６．７Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ）、プラズマへの供給パワーは１．６ｋＷで行なった。【００３５】
図３より、チャンバー内の電子温度は、プラズマ処理の際の圧力によって相違がみられるが、６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）または６６．７Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ）のいずれの圧力においても、プラズマの発生部位であるマイクロ波透過板２８の下端を起点として約２２ｍｍ程度までの区間で急激に低下しており、この区間を超えると１．５ｅＶ未満になることが示された。これは、平面アンテナ部材３１によりマイクロ波を発生させ、処理室であるチャンバー内空間に均等にプラズマが生成するＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００に特有の電子温度分布であると考えられる。【００３６】
以上の結果から、プラズマ処理装置１００において、プラズマ発生時に１．５ｅＶ以上の高電子温度となる領域は、マイクロ波透過板２８を起点にして約２２ｍｍの区間であり、この領域に金属が露出していると、プラズマ中のイオンによりスパッタリングされ、飛散した金属によりウエハＷの金属汚染を引き起こす可能性が高い。従って、少なくとも、このマイクロ波透過板２８近傍の電子温度が１．５ｅＶ以上の領域で金属製部材を、耐プラズマ性材料、例えば石英、Ｙ２Ｏ３等の耐熱性絶縁体で被覆し、露出を避けることによって、ウエハＷの金属汚染を大幅に低減できることが理解される。なお、このマイクロ波透過板２８の下端から約２２ｍｍの区間は、図１においては支持部２７の壁２７ａに略相当する部分である。【００３７】
また、ここでは示していないが、処理圧力が０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）の場合には、マイクロ波透過板２８の下端を起点として８０ｍｍ程度までの区間が電子温度１．５ｅＶ以上になると考えられる。従って、０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）〜１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度の通常のプラズマ処理圧力では、マイクロ波透過板２８の下端から少なくとも８０ｍｍの距離内にある金属製部材を被覆すればよいものと考えられる。【００３８】
図４は、図１のプラズマ処置装置１００を用いてウエハＷに対して、処理ガスとしてＡｒ／Ｏ２／Ｈ２を流量比１０００／１００／２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で用い、圧力６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、ウエハ温度４００℃、プラズマへの供給パワー３．４ｋＷでプラズマ処理を行なった場合のウエハＷのＡｌ汚染の程度をＩＣＰ−Ｍａｓｓ法で測定した結果を示すグラフである。比較のため、被覆部６０を有しないプラズマ処理装置において、同様の処理を行なった場合の結果も併記する。【００３９】
図４より、被覆部６０を有するプラズマ処理装置１００を用いてプラズマ処理を実施した場合、被覆部６０を有しないプラズマ処理装置に比べ、ウエハＷ上のＡｌコンタミネーションを顕著に低減できることが示された。【００４０】
図５〜図７は、本発明における第２〜第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面を模式的に示す図面である。図１に示す第１の実施形態のプラズマ処理装置１００においては、被覆部６０をマイクロ波透過板２８と一体に設けているが、第２の実施形態では、図５に示すように、被覆部６０はマイクロ波透過板２８と別部材として形成してもよい。この場合、被覆部６０は、耐プラズマ性材料、例えば石英、Ｙ２Ｏ３などの絶縁体により、チャンバー１内壁に当接するようにリング状に形成されている。
また、第１の実施形態（図１）では、マイクロ波透過板２８の近傍のみを被覆するようにしたが、第２の実施形態では、被覆部６０がより下方位置まで延設され、ガス導入部材１５に至る壁面まで被覆されている。また、チャンバー１内の金属製部材の露出領域を全て被覆するようにしてもよい。なお、図５では、被覆部６０の断面を肉厚に描いているが、被覆部６０は、例えば溶射法（大気圧プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射など）やスパッタ法、イオンプレーティング法などによりコーティングされたＹ２Ｏ３などの被膜でもよい。【００４１】
第３の実施形態では、図６に示すように、マイクロ波透過板２８の下端からガス導入部材１５に至る壁面にリング状の被覆部６０を形成した。本実施形態では、マイクロ波透過板２８がチャンバー１の側壁の上端に形成された段部において支持されている。
また、第４の実施形態では、図７に示すように、マイクロ波透過板２８がチャンバー１の側壁上端に設けられた金属製の支持部材７０によって支持されており、この支持部材７０を覆うように断面視Ｌ字形のリング状の被覆部６０が形成されている。支持部材７０は、着脱可能に構成されているので、プラズマの作用により被覆部６０が劣化して保護機能が低下した場合には、支持部材７０ごと取り外して交換できる。さらに取り外した支持部材７０の表面に再び被覆部６０を形成して再利用を図ることも可能である。なお、上記図６および図７に示す実施形態において、被覆部６０を溶射法（大気圧プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射など）やスパッタ法、イオンプレーティング法などによりコーティングされたＹ２Ｏ３などの被膜として形成してもよい。
なお、図５〜図７における他の構成は、図１に示す実施形態と同様であるため、ここでは要部のみを示すとともに、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。【００４２】
図８は、第５実施形態を示しており、ウエハＷなどのドライエッチング処理に好適に使用可能なエッチング処理装置としてのプラズマ処理装置２００を模式的に示す断面図である。このプラズマ処理装置２００も、図１のプラズマ処理装置１００と同様に、複数のスロットを有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡにて処理室内にマイクロ波を導入して高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されている。【００４３】
プラズマ処理装置２００は、エッチング装置として構成されているため、ガス供給系１１６のガス供給源として、例えば、Ａｒガス供給源１１７およびＣＦ４ガス供給源１１８を有している。なお、処理ガスとしては、ＣＦ系ガスに限らず、エッチング処理の目的に応じて、例えば塩素、臭素などのハロゲンガスやＣＨＦ系ガスなどのハロゲン化合物ガスを用いることが可能である。プラズマ処理装置２００では、チャンバー１０１内に、所定の膜が形成されたウエハＷを水平に載置するサセプタ１０５が設けられている。このサセプタ１０５は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハＷと略同形の静電チャック１１１が設けられている。静電チャック１１１は、絶縁材の間に電極１１２が介在された構成となっており、電極１１２に接続された直流電源１１３から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷを静電吸着できるようになっている。
また、サセプタ１０５の周囲には、チャンバー１０１内を均一に排気するため、多数の排気孔８ａを有するバッフルプレート８が設けられている。バッフルプレート８の下方には、サセプタ１０５を囲むように排気空間が形成されており、チャンバー１０１内は、この排気空間から排気管２３を介して排気装置２４と接続されており、均一な排気が行なえるように構成されている。【００４４】
また、サセプタ１０５の内部には、図示しない温度調節媒体室が設けられており、該温度調節媒体室に温度調節媒体を導入、循環させることにより、サセプタ１０５を所望の温度に制御できるようになっている。そして、絶縁板１０３、サセプタ１０５、さらには静電チャック１１１には、被処理体であるウエハＷの裏面に、伝熱媒体、例えばＨｅガスなどを所定圧力（バックプレッシャー）にて供給するためのガス通路１１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ１０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ、ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。【００４５】
サセプタ１０５の上端周縁部には、静電チャック１１１上に載置されたウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１１５が配置されている。このフォーカスリング１１５はセラミックスあるいは石英などの絶縁性材料からなり、エッチングの均一性を向上させるように作用する。【００４６】
プラズマ処理装置２００において、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波は、マッチング回路３８、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０および同軸導波管３７ａを順次伝播し、平面アンテナ部材３１に供給され、平面アンテナ部材３１のマイクロ波放射孔３２からマイクロ波透過板２８を介してチャンバー１内におけるウエハＷの上方空間に放射される。このマイクロ波によりチャンバー１内ではエッチング用のガス（図８の場合は、例えば、ＡｒガスおよびＣＦ４ガス）がプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷのエッチング処理が行なわれる。この際、プラズマ処理装置２００においても、壁２７ａを覆うように、被覆部６０が形成されているので、壁２７ａを保護し、Ａｌ等の金属汚染を防止することができる。
図８のプラズマ処理装置２００における他の構成は、図１に示すプラズマ処理装置１００と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。また、図８に示す第５実施形態のプラズマ処理装置２００においても、図５〜図７に示す第２〜第４実施形態の構成を適用することが可能である。【００４７】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。
たとえば、図１および図８では、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００，２００を例に挙げたが、プラズマを用いて被処理基板を処理する装置であれば特に限定されるものではなく、容量結合型や誘導結合型のプラズマ処理装置等、他の方式のプラズマ処理装置であってもよい。【００４８】
また、上記実施形態では、シリコンウエハを処理するプラズマ処理装置を例に挙げたが、被処理基板として、例えば液晶ディスプレイなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用基板を処理するプラズマ処理装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のプラズマ処理装置は、各種半導体装置の製造過程などにおいて、基板上に、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを形成する成膜処理や、これらの膜の改質、さらにエッチングなどの処理に好適に利用可能である。
【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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