(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造において、
前記天板本体は、
前記天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第１のガス通路と、
前記第１のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第２のガス通路と、
前記第１のガス通路又は前記第２のガス通路に連通されて前記処理容器内を臨む前記天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔と、
を備えて一体化されていることを特徴とする天板構造。
【請求項２】
前記ガス噴出孔には、通気性のある多孔質のポーラス誘電体が装着されていることを特徴とする請求項１記載の天板構造。
【請求項３】
前記ガス噴出孔には、細孔を有するセラミック部材が装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の天板構造。
【請求項４】
前記天板本体には、冷却媒体を流すための冷媒通路が放射状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の天板構造。
【請求項５】
天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、
前記処理容器の天井の開口部に設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の天板構造と、
前記天板構造を介してプラズマ発生用の電磁波を前記処理容器内へ導入する電磁波導入手段と、
前記天板構造に形成されるガス通路へガスを供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は、前記天板構造の外周側に設けられて、前記ガス通路へガスを導入するためのリング状のガス導入ポートを有していることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給手段は、前記処理容器の側壁に、その下方より上方へ延びて前記ガス通路のガス入口へ連通されるガス供給通路を有していることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記処理容器内には、ガス導入手段が設けられることを特徴とする請求項５乃至７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、半導体ウエハ等に対してマイクロ波や高周波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置及びこれに用いられる天板構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が使用される場合があり、特に、０．１〜１０Ｐａ程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波や高周波を用いて、高密度プラズマを発生させるプラズマ処理装置が使用される傾向にある。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置は、特許文献１〜７等に開示されている。ここで、例えばマイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図１８を参照して概略的に説明する。図１８はマイクロ波を用いた従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【０００４】
図１８において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板８を気密に設けている。そして処理容器４の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのガス導入手段としてガスノズル１０が設けられている。
【０００５】
そして、上記天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１２と、この平面アンテナ部材１２の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１４を設置している。そして、平面アンテナ部材１２には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるスロット１６が形成されている。このスロット１６は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。
【０００６】
そして、平面アンテナ部材１２の中心部に同軸導波管１８の中心導体１８Ａを接続してマイクロ波発生器２０より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器２２にて所定の振動モードへ変換した後に導くようになっている。そして、マイクロ波を平面アンテナ部材１２の半径方向へ放射状に伝播させつつ平面アンテナ部材１２に設けたスロット１６からマイクロ波を放出させてこれを天板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて半導体ウエハＷにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。
【０００７】
このようなプラズマ処理においては、処理空間Ｓ内へ均一にガスを供給することが、プラズマ処理の面内均一性を向上させるために重要なことから、ガス導入手段としてガスノズル１０に代えてシャワーヘッドを用いることが行われ、しかもこのシャワーヘッド機能を天板８に持たせるようにした技術が提案されている（特許文献４等参照）。この場合、上記天板８はマイクロ波を透過させる必要から、金属を用いることができないので加工が金属よりも困難な石英やセラミック材を用いている。例えば天板８をシャワーヘッド本体とカバープレートに厚さ方向に２分割し、このシャワーヘッド本体の表面にガス分配溝やガス噴出孔を設け、このシャワーヘッド本体とカバープレートの両者間にＯリング等のシール部材を介在させて組み付けるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１９１０７３号公報
【特許文献２】特開平５−３４３３３４号公報
【特許文献３】特開平９−６３７９３号公報
【特許文献４】特開２００２−２９９２４０号公報
【特許文献５】特開平９−１８１０５２号公報
【特許文献６】特開２００３−３３２３２６号公報
【特許文献７】特開２００４−３９９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述のようにシャワーヘッド機能を持たせた天板構造の場合には、シール部材としてＯリングを用いていることから温度上昇にそれ程強くはないので、プラズマへの電力供給量に限界があった。
またプロセスによっては電界が強い部分で異常放電が生じる場合があるが、この異常放電によりＯリングが損傷を受けてガスのリークが発生する危険性が増加してしまう。更にシャワーヘッド本体とカバープレートとの間に隙間が発生することは避けられず、シャワーヘッド本体からカバープレート側への熱伝導が悪くなり、シャワーヘッドが熱応力のために破損する危険性もあった。
【００１０】
更には、上述のように天板を２分割すると、その部品自体が破損し易くなるので、高圧化して多量のガスを供給することができないので、ガスの供給量に限界が生じてしまう場合があった。この場合、この天板自体を厚くすることも考えられるが、天板を厚くすると、この天板における熱伝導性が低下するのみならず、この天板を透過するマイクロ波等が影響を受けて電磁界分布が悪化するので好ましくない。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、厚さを増加させることなくシャワーヘッド機能を持つ天板構造を一体物として形成することにより、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することが可能な天板構造及びこれを用いた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】
【００１２】
本発明の関連技術は、内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造において、前記天板本体は、前記天板本体の平面方向に沿って形成された複数のガス通路と、前記複数のガス通路に連通されて前記処理容器内を臨む前記天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔と、を備えて一体化されていることを特徴とする天板構造である。
このように、天板本体は、天板本体の平面方向に沿って形成された複数のガス通路と、ガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
【００１３】
請求項１に係る発明は、内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造において、前記天板本体は、前記天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第１のガス通路と、前記第１のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第２のガス通路と、前記第１のガス通路又は前記第２のガス通路に連通されて前記処理容器内を臨む前記天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔と、を備えて一体化されていることを特徴とする天板構造である。
このように、天板本体は、天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第１のガス通路と、第１のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第２のガス通路と、第１のガス通路又は第２のガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
【００１４】
この場合、例えば前記複数のガス通路は、互いに１本、或いは前記複数のガス通路の内の他の複数本のガス通路に連通されると共に、前記複数のガス通路の前記天板本体の側面に形成された開口は封止されており、前記複数のガス通路の内の少なくとも１本のガス通路の天板本体周縁部側の端部には、前記天板本体の下面側、或いは上面側へ抜けるガス入口が形成されている。
【００１５】
また、例えば前記複数のガス通路は、放射状に設けられると共に、その天板本体中心側の端部が前記天板本体の中心部で互いに連通されている。
また、例えば前記複数のガス通路は、前記天板本体の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路と、該第１グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第２グループのガス通路とを含む。
【００１６】
また、例えば前記複数のガス通路に連通するガス噴出孔は、前記天板本体の内周側に位置する第１ゾーンのガス噴出孔と、外周側に位置する第２ゾーンのガス噴出孔とにグループ化されており、前記第１ゾーンのガス噴出孔に連通される前記複数のガス通路は、放射状に設けられると共に、その天板本体中心側の端部が前記天板本体の中心部で互いに連通され、第２ゾーンのガス噴出孔に連通される前記複数のガス通路は、前記天板本体の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路と、該第１グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第２グループのガス通路とを含む。
【００１７】
また、例えば前記複数のガス通路に連通するガス噴出孔は、前記天板本体の内周側に位置する第１ゾーンのガス噴出孔と、外周側に位置する第２ゾーンのガス噴出孔とにグループ化されており、前記第１ゾーンのガス噴出孔に連通される前記複数のガス通路は、前記天板本体の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路と、該第１グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第２グループのガス通路とを含み、前記第２ゾーンのガス噴出孔に連通される前記複数のガス通路は、前記天板本体の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路と、該第１グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第２グループのガス通路とを含む。
【００１８】
また、例えば前記複数のガス通路に連通するガス噴出孔は、前記天板本体の内周側に位置する第１ゾーンのガス噴出孔と、外周側に位置する第２ゾーンのガス噴出孔とにグループ化されており、前記複数のガス通路の内の一部のガス通路は、前記第１及び第２ゾーンの内のいずれか一方のゾーンのガス噴出孔に連通されると共に、その一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成され、前記天板本体の中心部側に向けて延在されており、残りのガス通路は、他方のゾーンのガス噴出孔に連通されると共に、前記天板本体の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路と、該第１グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第２グループのガス通路とを含む。
【００１９】
また、例えば前記複数のガス通路は、同心円状にリング状に形成されたガス通路と、前記リング状のガス通路を横切るようにして連通されたガス通路とを含む。
また、例えば前記複数のガス通路は、格子状に形成されている。
また、例えば請求項２に記載したように、前記ガス噴出孔には、通気性のある多孔質のポーラス誘電体が装着されている。
また、例えば請求項３に記載したように、前記ガス噴出孔には、細孔を有するセラミック部材が装着されている。
また、例えば請求項４に記載したように、前記天板本体には、冷却媒体を流すための冷媒通路が放射状に形成されている。
【００２０】
請求項５に係る発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、前記処理容器の天井の開口部に設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の天板構造と、前記天板構造を介してプラズマ発生用の電磁波を前記処理容器内へ導入する電磁波導入手段と、前記天板構造に形成されるガス通路へガスを供給するガス供給手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置である。
【００２１】
この場合、例えば請求項６に記載したように、前記ガス供給手段は、前記天板構造の外周側に設けられて、前記ガス通路へガスを導入するためのリング状のガス導入ポートを有している。
また、例えば請求項７に記載したように、前記ガス供給手段は、前記処理容器の側壁に、その下方より上方へ延びて前記ガス通路のガス入口へ連通されるガス供給通路を有している。
また、例えば請求項８に記載したように、前記処理容器内には、ガス導入手段が設けられる。
【００２２】
本発明の関連技術は、内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造の製造方法において、前記天板本体を、その側面より穿孔して複数のガス通路を形成する工程と、前記天板本体を、その平面より穿孔して前記ガス通路に連通されるべき複数のガス噴出孔を形成する工程と、を有することを特徴とする天板構造の製造方法である。
この場合、例えば前記ガス噴出孔に、通気性のある多孔質のポーラス誘電体を装着する工程を有する。
【００２３】
本発明の他の関連技術は、内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造の製造方法において、前記天板本体の半製品に、その側面より穿孔して複数のガス通路を形成する工程と、
前記半製品に、その平面より穿孔して前記ガス通路に連通されるべき複数のガス噴出孔を形成する工程と、前記ガス噴出孔に通気性のあるポーラス誘電体を装着する工程と、前記半製品を焼成する工程と、を有することを特徴とする天板構造の製造方法である。
【００２４】
この場合、例えば前記天板本体の半製品の複数のガス通路の内の少なくとも１つに連通するように前記半製品の上面側、或いは下面側よりガス入口を形成する工程と、前記半製品の側面に形成されている前記ガス通路の開口を封止する工程と、を有する。
また、例えば前記ガス噴出孔に、通気性のある多孔質のポーラス誘電体を装着する工程を有する。
また、例えば前記天板本体の半製品に、その側面より穿孔して冷媒を流す冷媒通路を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る天板構造及びこれを用いたプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
天板本体は、天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第１のガス通路と、第１のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第２のガス通路と、第１のガス通路又は第２のガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
特に請求項４に係る発明によれば、天板本体には冷却媒体を流すための冷媒通路が形成されているので、天板自体の温度が上昇することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る天板構造及びこれを用いたプラズマ処理装置の一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。
＜実施例１＞
図１は本発明に係る天板構造の第１実施例を用いたプラズマ処理装置を示す構成図、図２は第１実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図３は第１実施例に係る天板本体のガス通路の部分の水平方向の断面を示す横断面図、図４は天板本体を示す側面図、図５はガス噴出孔の一部分の構造を示す断面図である。
【００２７】
図示するように、このプラズマ処理装置３２は、例えば側壁や底部がアルミニウム合金等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器３４を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間にプラズマが形成される。この処理容器３４自体は接地されている。
【００２８】
この処理容器３４内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３６が収容される。この載置台３６は、例えばアルミナ等のセラミックにより平坦になされた略円板状に形成されており、例えばアルミナ等よりなる支柱３８を介して容器底部より起立されている。
この処理容器３４の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ（図示せず）が設けられている。また、容器底部には、排気口４０が設けられると共に、この排気口４０には、圧力制御弁４２及び真空ポンプ４４が順次介接された排気路４６が接続されており、必要に応じて処理容器３４内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
【００２９】
また、上記載置台３６の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン４８（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン４８は、伸縮可能なベローズ５０を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド５２により昇降される。また上記載置台３６には、上記昇降ピン４８を挿通させるためのピン挿通孔５４が形成されている。上記載置台３６の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されており、このセラミック中に加熱手段として例えば薄板状の抵抗加熱ヒータ５６が埋め込んで設けられている。この抵抗加熱ヒータ５６は、支柱３８内を通る配線５８を介してヒータ電源６０に接続されている。
【００３０】
また、この載置台３６の上面側には、内部に例えば網目状に配設された導体線６２を有する薄い静電チャック６４が設けられており、この載置台３６上、詳しくはこの静電チャック６４上に載置されるウエハＷを静電吸着力により吸着できるようになっている。そして、この静電チャック６４の上記導体線６２は、上記静電吸着力を発揮するために配線６６を介して直流電源６８に接続されている。またこの配線６６には、必要に応じて例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック６４の導体線６２へ印加するためにバイアス用高周波電源７０が接続されている。尚、処理によっては、このバイアス用高周波電源７０は用いる必要がない。
【００３１】
そして、上記処理容器３４の天井は開口されて、ここに開口部を有しており、この開口部に本発明に係る天板構造７２が設けられる。この天板構造７２は、母材として例えば石英やＡｌ２ Ｏ３ 等のセラミック材よりなる天板本体７４を有しており、この天板本体７４が円形状の上記開口部に、この周辺部に沿ってリング状に設けたＯリング等よりなるシール部材７６を介して気密に設けられる。この天板本体７４の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。この天板本体７４は、ガスを導入するためのシャワーヘッド機能を有しており、この詳細については後述する。
【００３２】
そして、上記天板構造７２の上面側に上記処理容器３４内でプラズマを立てるために天板本体７４を介してプラズマ発生用の電磁波を処理容器３４の処理空間Ｓに導入する電磁波導入手段７８が設けられる。この電磁波として、ここではマイクロ波が用いられる。具体的には、この電磁波導入手段７８は、上記天板本体７４の上面に設けられた円板状の平面アンテナ部材８０を有しており、この平面アンテナ部材８０上に遅波材８２が設けられる。この遅波材８２は、例えば窒化アルミ等のセラミック材よりなり、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。
【００３３】
上記平面アンテナ部材８０は、大きさが３００ｍｍサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が４００〜５００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のスロット８４が形成されている。このスロット８４の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよいし、アンテナ部材全面に均一になるように分布させてもよい。この平面アンテナ部材８０は、いわゆるＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ）方式のアンテナ構造となっており、これにより、高密度で且つ低い電子温度のプラズマが得られる。
【００３４】
上記遅波材８２の上面側には、アンテナ部材８０と遅波材８２を覆うように、マイクロ波を遮断するシールドカバー８６が設けられる。このシールドカバー８６の周辺部は下方へ延びて側壁となっている。このシールドカバー８６の側壁下端部には、ガスの漏れを防ぐために、処理容器３４の上端部の内周端と天板本体７４の外周端との内外周に沿って、例えばＯリング等よりなる２個のシールド部材８８、９０が同心円状に設けられている。
【００３５】
またこのシールドカバー８６の上部の中心には、同軸導波管９２の外管９２Ａが接続され、この内側の内部導体９２Ｂは、上記遅波材８２の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材８０の中心部に接続される。そして、この同軸導波管９２は、モード変換器９４を介して矩形導波管９６に接続され、この矩形導波管９６は途中にマッチング回路９８が介設されて例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器１００に接続されており、上記平面アンテナ部材８０へマイクロ波を伝播するようになっている。従って、上記マイクロ波発生器１００と平面アンテナ部材８０とは、矩形導波管９６と同軸導波管９２とにより接続されてマイクロ波を伝播するようになっている。ここで上記周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。
【００３６】
次に、上記天板本体７４について詳しく説明する。この天板本体７４は、前述したように石英やＡｌ２ Ｏ３ 等のセラミック材の誘電体よりなり、図２乃至図５にも示すように円板状に一体成形されている。この天板本体７４は、この天板本体７４の平面方向に沿って形成された複数のガス通路１０２と、このガス通路１０２に連通されて上記処理容器３４内を臨む上記天板本体７４の平面側に向けて開口された複数のガス噴出孔１０４を有している。
【００３７】
具体的には、この第１実施例では、上記各ガス通路１０２は、その一端が天板本体７４の側面にて開口され、天板本体７４の中心部側に向けて延在されており、図３に示すように全体として放射状に設けられている。従って、上記各ガス通路１０２は、天板本体７４の周方向に沿って等間隔で配置されることになり、また、各ガス通路１０２は互いに連通されることなく独立している。そして、各ガス通路１０２の開口はガス入口１０３（図４参照）として形成されることになる。各ガス通路１０２の長さは、ここでは、大、中、小の３種類よりなり、天板本体７４の周方向に沿って大、小、中、小、大、小、中、小、大…というように順序よく配列されている。ここで長さ大のガス通路１０２Ａは、天板本体７４の中心近傍まで延びており、ここにガスを供給できるようになっている。
【００３８】
そして、上記各ガス通路１０２の長さ方向に沿って上記ガス噴出孔１０４が所定の間隔でそれぞれ複数個ずつ配置されている。図３に示すように長さ大のガス通路１０２Ａには、４つのガス噴出孔１０４が設けられ、長さ中のガス通路１０２Ｂには３つのガス噴出孔１０４が設けられ、長さ小のガス通路１０２Ｃには２つのガス噴出孔１０４が配置されている。従って、ガス噴出孔１０４は天板本体７４の下面であるガス噴射面に略均等に配列されることになる。そして、上記各ガス噴出孔１０４は接続通路１０６（図５参照）を介して上記対応するガス通路１０２に連通されている。また、上記各ガス噴出孔１０４には、通気性のある多孔質のポーラス誘電体１０８が装着されており、上記処理容器３４内へのガスの流れを許容しつつマイクロ波による異常放電の発生を抑制するようになっている。尚、図５（Ｂ）はポーラス誘電体１０８を装着する前の状態を示す。
【００３９】
ここで各部の寸法について説明すると、ガス噴出孔１０４の直径Ｄ１（図５参照）は、天板本体７４中を伝播する電磁波（マイクロ波）の波長λｏの１／２以下に設定し、例えばここでは１〜３５ｍｍ程度の範囲内である。上記直径Ｄ１が波長λｏの１／２よりも大きいと、このガス噴出孔１０４の部分での比誘電率が大きく変化する結果、この部分の電界密度が他の部分とは異なってプラズマ密度に大きな分布を生ぜしめるので好ましくない。
【００４０】
また上記ポーラス誘電体１０８中に含まれる気泡の直径は０．１ｍｍ以下に設定する。この気泡の直径が０．１ｍｍより大きい場合には、マイクロ波によるプラズマ異常放電の発生する確率が大きくなってしまう。尚、ここでポーラス誘電体１０８中では上記無数の気泡が連なって通気性が確保されることになる。
更には、上記各ガス通路１０２の直径Ｄ２は、ガスの流れを阻害しない範囲で可能な限り小さくし、少なくとも上記ガス噴出孔１０４の直径Ｄ１よりも小さく設定してマイクロ波、或いは電界の分布に悪影響を与えないようにする。なおポーラス誘電体１０８に代えて、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）に示すような細孔を有するセラミック部材１０９を用いても良い。図５（Ｃ）は断面図を示し、図５（Ｄ）は平面図を示す。このセラミック部材１０９の内部には、細孔として直径が０．０５ｍｍ程度のガス放出孔１０９Ａが設けられ、図示例では３個の例を示しているが、この個数は特に限定されない。より好ましくは個数をできる限り多くして、ガス放出量を多く、またガス放出速度を遅くするのが良い。
【００４１】
＜天板本体の製造方法＞
ここで上記天板本体７４の製造方法について説明する。まず、天板本体７４を石英により形成する場合には、母材となる円板状の石英板を用意し、この石英板の側面よりドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図３に示すような各ガス通路１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）を放射状に形成する工程を行う。
次に、この石英板の表面に、同じくドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図５に示すように接続通路１０６とガス噴出孔１０４とを順次形成する工程を行う。尚、この接続通路１０６やガス噴出孔１０４を形成した後に、上記ガス通路１０２の形成を行うようにしてもよい。
【００４２】
そして、次に、上記ガス噴出孔１０４に、予め焼結して完成されたポーラス誘電体１０８を装着する。このポーラス誘電体１０８は例えば高温下で上記ガス噴出孔１０４に装着する。これにより、天板本体７４が完成することになる。
【００４３】
また天板本体７４をアルミナ等のセラミック材で形成する場合には、まず、天板本体の母材となる円板状の半製品に、その側面よりドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図３に示すようなガス通路１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）を放射状に形成する工程を行う。ここで上記半製品としては、Ａｌ２ Ｏ３ 原料粉末にバインダーを配合して噴霧乾燥した造粒粉末を円板状にプレス加工した成型体（これを「グリーン体」とも称す）、この成型体を４００℃程度で焼成した脱脂体、或いは上記グリーン体を１０００℃程度で仮焼結した仮焼結体を用いることができる。
【００４４】
次に、上記半製品の表面に、同じくドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図５に示すように接続通路１０６とガス噴出孔１０４とを順次形成する工程を行う。尚、この接続通路１０６やガス噴出孔１０４を形成した後に、上記ガス通路１０２の形成を行うようにしてもよい。
【００４５】
次に、上記ガス噴出孔１０４に、天板本体７４のグリーン体、脱脂体、または仮焼結体からなる各々の半製品よりも僅かに焼結収縮率が小さな焼結前のポーラス誘電体１０８を装着する。
このように、焼結前のポーラス誘電体１０８の装着が完了したならば、この半製品全体を例えば１４５０℃程度の高温で完全に焼結する。これにより、天板本体７４が完成することになる。
【００４６】
次に、図１又は図２に戻って、上述のようにして形成された天板本体７４は、上記処理容器３４の天井側の開口部に設けた取付段部１１０上にシール部材７６を介して気密に取り付けられることになる。この場合、天板本体７４の脱着を容易にするためにこの天板本体７４の直径よりも処理容器３４の天井側の側壁の内径が僅かに大きく形成され、この側壁と天板本体７４との間の隙間１１２がガス導入ポート１１４として形成されている。従って、このガス導入ポート１１４は、この天板本体７４の周方向に沿ってリング状に形成されていることになる。なお図２（Ｂ）に示すように、天板本体７４の直径が処理容器３４の天井側の側壁の内径とほぼ同じ大きさで形成されて上記隙間１１２がない場合には、この隙間１１２の代わりに天井側の側壁の内周部に沿ってリング状にガス導入溝１１３を設けても良く、これによれば天板本体７４を処理容器３４に組み込んだ際の位置決め精度を向上させることができる。このガス導入溝１１３に関する構造は、これ以降説明する全ての実施例に対しても適用できる。
【００４７】
そして、上記ガス導入ポート１１４には、これにガスを供給するためのガス供給手段１１６が接続されている。具体的には、このガス供給手段１１６は、上記処理容器３４の側壁に、その高さ方向に沿って形成されたガス導入路１１８を有しており、このガス導入路１１８の先端が上記ガス導入ポート１１４に連通されている。このガス導入ポート１１４から外部にガスが漏れないように、この上方には前述したシール部材８８、９０が設けられている。そして、このガス導入路１１８には、マスフローコントローラのような図示しない流量制御器が介設されており、必要なガス、ここでは例えばプラズマ励起用ガスとして希ガス、例えばＡｒガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
【００４８】
また、上記処理空間Ｓ内には、別のガス導入手段１２０が設けられている。具体的には、このガス導入手段１２０は、石英パイプやアルミニウム合金パイプ等よりなるパイプ１２２を例えば格子状に組み、その下面側に複数のガス噴出孔１２４を設けて、いわゆるシャワーヘッド構造になっている。そして、このガス導入手段１２０にも図示しない流量制御器が途中に介設されたガス導入路１２６が接続されており、必要なガス、例えば成膜処理ならば成膜ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。尚、このガス導入手段１２０は、処理内容に応じて必要な場合に設ければよい。
【００４９】
そして、この処理容器３４は、上記ガス導入手段１２０の僅かに下方の部分の分割線１２８（図１参照）で、上下に２つに分割されている。そして、この処理容器３４の一側には、上記分割線１２８を跨ぐようにして蝶番１３０が設けられており、メンテナンス等のために処理容器３４の天井側の部分を、上記蝶番１３０を回転中心として展開できるようになっている。従って、上記分割線１２８の部分には、処理容器３４内のシール性を保持するためにＯリング等の大口径のシール部材１３２が介在されると共に、上記ガス供給手段１１６のガス導入路１１８の分断部分にも、このガス導入路１１８の周囲を囲むようにしてＯリング等の小口径のシール部材１３４が介在されている。
【００５０】
そして、以上のように構成されたプラズマ処理装置３２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段１３６により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリやハードディスク等の記憶媒体１３８に記憶されている。具体的には、この制御手段１３６からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
【００５１】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置３２を用いて行なわれる例えば成膜方法について説明する。
まず、図示しないゲートバルブを介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３４内に収容し、昇降ピン４８を上下動させることによりウエハＷを載置台３６の上面の載置面に載置し、そして、このウエハＷを静電チャック６４により静電吸着する。このウエハＷは抵抗加熱ヒータ５６により所定のプロセス温度に維持され、処理容器３４内に設けたガス導入手段１２０の各ガス噴出孔１２４から成膜ガスを流量制御しつつ処理空間Ｓに噴出すると共に、天板本体７４に設けた各ガス噴出孔１０４より通気性のあるポーラス誘電体１０８を介してＡｒガスを流量制御しつつ処理空間Ｓに噴出する。これと同時に、圧力制御弁４２を制御して処理容器３４内を所定のプロセス圧力に維持する。
【００５２】
また、上記操作と同時に、電磁波導入手段７８のマイクロ波発生器１００を駆動することにより、このマイクロ波発生器１００にて発生したマイクロ波を、矩形導波管９６及び同軸導波管９２を介して平面アンテナ部材８０に供給して、遅波材８２によって波長が短くされたマイクロ波を処理空間Ｓに導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させてプラズマを用いた成膜処理を行う。
【００５３】
このように、平面アンテナ部材８０から処理容器３４内へマイクロ波が導入されると、Ａｒガスがこのマイクロ波により電離してプラズマ化されて活性化され、これに伴って成膜ガスも活性化されることになり、この時発生する活性種によってウエハＷの表面に薄膜が形成される。そして、上記各ガスは、載置台３６の周辺部に略均等に拡散しつつ下方へ流れて行き、排気口４０を介して排気路４６から排出される。
【００５４】
ここで、シャワーヘッド機能を兼ね備えた上記天板本体７４へのガスの供給について詳しく説明する。まずガス供給手段１１６のガス導入路１１８内を流量制御されつつ流れてきたＡｒガスは上記天板本体７４の外周側に沿って形成されたガス導入ポート１１４内に流れ込み、このＡｒガスは、リング状に形成されているこのガス導入ポート１１４に沿って天板本体７４の周方向に沿って流れて行く。そして、このＡｒガスは上記ガス導入ポート１１４に沿って流れつつ、天板本体７４の側壁に設けたガス入口１０３より各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ内に流れ込み、この各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃに連通させて設けた接続通路１０６（図５参照）を介してポーラス誘電体１０８が装着されているガス噴出孔１０４に至り、このガス噴出孔１０４より処理空間Ｓに上述したように噴出されることになる。
【００５５】
この場合、このシャワーヘッド機能を有する天板本体７４は、上述したように、Ｏリング等のシール部材を用いることなく石英やセラミック材により一体物として形成されているので、全体の厚さを増加させることなく全体的な強度を高くすることができる。従って、温度上昇に対する天板本体７４自体の耐久性を向上させることができるので供給するマイクロ波の電力を増加することができるのみならず、破損の恐れなくＡｒガスの供給圧力を高めることができる。従って、供給圧力を高めた分だけ多量のガスを供給することができ、その分、製品のスループットを向上させることができる。
【００５６】
また天板本体７４内にシール部材を設けていないので、ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ内等でＯリング破損の原因となる異常放電が生じても、ガスのリークが発生することを防止することができる。
【００５７】
＜第１実施例の変形例＞
次に、本発明に係る天板構造の第１実施例の変形例について説明する。図６は第１実施例の変形例１に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図である。尚、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示しており、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。また、この第１実施例の変形例１の断面は、図２に示す第１実施例の断面図と同様である。
【００５８】
この第１実施例の変形例の天板本体７４では、天板本体７４の中心に向かって放射状に形成されたガス通路１０２と、互いに平行に配列されたガス通路１０２とを含んでいる。具体的には、ここではガス通路１０２の長さは、大、中、小、大、小、中、…というような順序で配列されている。ここで、長さ大のガス通路１０２Ａは天板本体７４の中心近傍まで延びており、天板本体７４の半径方向に沿うように全体で放射状に形成されている。また、長さ中のガス通路１０２Ｂは、１つおきの長さ大のガス通路１０２Ａに沿って設けられ、この両側に２つ平行に設けられている。更に長さ小のガス通路１０２Ｃは、長さ中のガス通路１０２Ｂが設けられていない長さ大のガス通路１０２Ａに沿って設けられ、この両側に２つ平行に設けられている。この場合にも、各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃは互いに連通されておらず、独立している。そして、各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃに対応させてそれぞれ４〜２個のガス噴出孔１０４が設けられ、これにはポーラス誘電体１０８が装着されている。
【００５９】
この場合にも、図２及び図３で示した先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。尚、上記第１実施例及び第１実施例の変形例１における各ガス通路１０２の本数や長さや個々に設けられるガス噴出孔１０４の数は、単に一例を示したに過ぎず、上述した数に限定されないのは勿論である。
【００６０】
＜第２実施例＞
次に本発明に係る天板構造の第２実施例について説明する。図７は第２実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図８は第２実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図、図９は第２実施例の天板本体を示す側面図である。尚、図８において、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示している。また先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００６１】
この第２実施例の場合には、図８にも示すように天板本体７４に形成された各ガス通路１０２Ｄは、全て天板本体７４の中心部まで延びており、この中心部で互いに連通されている。従って、上記各ガス通路１０２Ｄは、天板本体７４の中心部より放射状に設けられることになる。
【００６２】
そして、上記各ガス通路１０２Ｄに、所定の間隔ずつ隔ててポーラス誘電体１０８を装着したガス噴出孔１０４が連通して配置されている。この場合、各ガス通路１０２Ｄに同じ数のガス噴出孔１０４を配置するのではなく、天板本体７４の面内に略均一に分布するようにガス通路１０２Ｄの１本当たりのガス噴出孔１０４の設置数を適宜変えている。尚、ここでは天板本体７４の中心部にもポーラス誘電体１０８が装着されたガス噴出孔１０４を設けている。
【００６３】
そして、図９にも示すように、上記各ガス通路１０２Ｄの天板本体周縁部側の端部の開口は封止材１４０により封止されて塞がれている。そして、上記各ガス通路１０２Ｄの内の少なくとも１本のガス通路の天板本体周縁部側の端部には、この天板本体７４の下面側へ抜けるガス入口１４２が形成されている。そして、このガス入口１４２に、ガス供給手段１１６（図１参照）のガス導入路１１８の上端を連通させている。尚、複数本のガス通路１０２Ｄにガス導入路１１８を連通させるようにしてもよい。そして、このガス導入路１１８とガス入口１４２の接続部には、この周囲を囲むようにして例えばＯリング等よりなるシール部材１４４が設けられており、供給されるガスの洩れを防止している。
【００６４】
この場合、天板本体７４の側壁と処理容器３４の上端部の内壁との間の隙間１１２にはガスを流さないので、第１実施例においてこの隙間１１２の上方に設けたシール部材８８、９０（図１参照）を設ける必要はない。
またこの第２実施例の場合には、複数のガス通路１０２Ｄの内の１本のガス通路１０２Ｄ内に流れたＡｒガスは、天板本体７４の中心部まで流れ、この中心部より放射状に他のガス通路１０２Ｄ内に流れて行くことになる。
【００６５】
この場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。更に、この場合には、第１実施例の場合に用いていたシールドカバー８６の周辺部に設けた２つの大口径のシール部材８８、９０が不要となり、その分、コストの削除を行うことができる。
また、ガス導入路１１８とガス入口１４２との接続部に設けたシール部材１４４は非常に小さく、また、この上方から天板本体７４を降下させて設置するだけでシール部材１４４を組み付けることができるので、シール部材１４４の位置決めを容易に行うことができ、その分、メンテナンス時の組み立て作業も容易にできる。
【００６６】
尚、上記各ガス通路１０２Ｄの端部の封止材１４０は、天板本体７４が半製品の時に装着して焼結してもよいし、天板本体７４の焼結後に装着してもよい。また、上記ガス入口１４２を天板本体７４の上面側へ抜けるように形成し、天井側からガス導入路１１８を接続するようにしてもよい。
【００６７】
＜第３実施例＞
次に本発明に係る天板構造の第３実施例について説明する。図１０は第３実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図１１は第２実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図ある。尚、図１１において、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示している。また先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００６８】
この第３実施例の場合には、図１１に示すように、図３に示す第１実施例で用いた各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを設けると共に、上記１以上の各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを横切るように連通させて新たなガス通路１０２Ｅを設けている。この結果、全てのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅが連通された状態となっている。
【００６９】
そして、上記各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃには、ポーラス誘電体１０８を装着したガス噴出孔１０４が連通して配置されている。尚、新たなガス通路１０２Ｅにもポーラス誘電体１０８を装着したガス噴出孔１０４を配置するようにしてもよい。そして、上記各ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅの天板本体周縁部側の端部の開口は封止材１４０により封止されて塞がれている。
【００７０】
そして、図１０に示すように、上記ガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅの内の少なくとも１本のガス通路の天板本体周縁部側の端部に、図７に示した場合と同様に天板本体７４の下面側（上面側でもよい）へ抜けるガス入口１４２が形成され、ここにガス導入路１１８からガスを流すようになっている。
【００７１】
この場合にも、上記ガス導入路１１８からガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅの内の１つのガス通路へ導入されたＡｒガスが、他の全てのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅへ流れて行くことになるので、先の第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。尚、この場合、図３に示す第１実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃに替えて、図６に示す第１実施例の変形例１のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを用いてもよい。
【００７２】
＜第４実施例＞
次に本発明に係る天板構造の第４実施例について説明する。図１２は第４実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００７３】
今までの各実施例では各ガス噴出孔１０４からは一括して制御されたガスが噴出するような構成になっていたが、ここではガス噴出孔１０４が複数のグループにゾーン化されて、各ゾーン毎にガス流量を制御できるような構成となっている。具体的には、ここでは、図１２に示すように、上記各ガス噴出孔１０４は天板本体７４の内周側に位置する第１ゾーン１５０のガス噴出孔と、その外側の外周側に位置する第２ゾーン１５２のガス噴出孔とに同心円状にグループ化（ゾーン化）されている。そして、ここでは上記内周側の第１ゾーン１５０のガス噴出孔１０４は、図７及び図８に示す第２実施例で説明したように、放射状に配列されて全体が中央部で連通されるように形成されたガス通路１０２Ｄに連通されている。
【００７４】
そして、このガス通路１０２Ｄの内の少なくとも１本の天板本体周縁部側の端部（図１２中の右側端）には、ガス入口１５４を設け、このガス入口１５４を処理容器３４の側壁に沿って上下方向に設けたガス導入路１５６に接続しており、例えばＡｒガスを流量制御しつつ流すようになっている。そして、上記ガス入口１５４とガス導入路１５６との接続部にはＯリング等のシール部材１５８が介設され、ガス洩れを防止している。尚、上記ガス導入路１５６は、前記したガス供給手段１１６（図１参照）の一部を構成するものである。
【００７５】
これに対して、上記外周側の第２ゾーン１５２のガス噴出孔１０４は、図１０及び図１１に示す第３実施例で説明したように、天板本体７４の中心部に向けて延在する第１グループのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃと、この第１グループのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃに対して連通させるようにして設けた第２グループのガス通路１０２Ｅとに連通されている。すなわち、前述したように上記第１グループのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃは、これらを横切るようにして形成された第２グループのガス通路１０２Ｅにより互いに連通された状態となっている。そして第１ゾーンのガス通路１０２Ｄと第２ゾーンのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅは、天板本体７４の厚み方向において高さが異なっており、第１ゾーンのガス通路１０２Ｄの方が第２ゾーンのガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅよりも上側になっている。これは上側のガス通路１０２Ｄに連通する接続通路１０６が天板本体７４の外周側にあると、この接続通路１０６は下側のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅと干渉してしまう恐れがあり、このため上側のガス通路１０２Ｄに連通する接続通路１０６は天板本体７４の内周側に設けることが好ましいためである。
【００７６】
この第４実施例の場合にも、先の第２及び第３実施例と同様な作用効果を発揮することができる。更には、ここではガス噴出孔１０４を第１ゾーン１５０と第２ゾーン１５２とに同心円状にグループ化しているので、各ゾーン１５０、１５２毎に個別にＡｒガスを流量制御しつつ噴出させることができる。
【００７７】
＜第４実施例の変形例１＞
次に本発明に係る天板構造の第４実施例の変形例１について説明する。図１３は第４実施例の変形例１に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００７８】
先の第４実施例では、第１ゾーン１５０のガス噴出孔１０４に対して第２実施例のガス通路１０２Ｄを適用し、第２ゾーン１５２のガス噴出孔１０４に対して第３実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅを適用したが、これに替えて、図１３に示すように、第１ゾーン１５０のガス噴出孔１０４に対しても第３実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅを適用するようにしてもよい。この場合にも、先の第４実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７９】
＜第４実施例の変形例２＞
次に本発明に係る天板構造の第４実施例の変形例２について説明する。図１４は第４実施例の変形例２に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００８０】
先の第４実施例では、第１ゾーン１５０のガス噴出孔１０４に対して第２実施例のガス通路１０２Ｄを適用し、第２ゾーン１５２のガス噴出孔１０４に対して第３実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅを適用したが、これに替えて、図１４に示すように、第１ゾーン１５０のガス噴出孔１０４に対しては、図２及び図３に示す第１実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを適用するようにしてもよいし、或いは図６に示す第１実施例の変形例１のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを適用するようにしてもよい。この場合にも、先の第４実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００８１】
尚、上記第４実施例の変形例２において、上記とは逆に第１ゾーン１５２のガス噴出孔１０４に対して第３実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅを適用し、第２ゾーン１５２のガス噴出孔１０４に対して第１実施例、或いは第１実施例の変形例１のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃを適用するようにしてもよい。
【００８２】
＜冷却手段との両立＞
次に本発明に係る天板構造の第５実施例について説明する。図１５は第５実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
【００８３】
この第５実施例では天板本体７４に冷却手段１５９を設けており、この冷却手段１５９として冷却媒体を流してこの天板本体７４を冷却するための冷媒通路１６０が設けられている。具体的には、図１５に示すように、ここではガス通路としては、図１０及び図１１に示したような第３実施例のガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅが設けられており、このガス通路１０２Ａ〜１０２Ｃ、１０２Ｅの上方に、上記冷媒通路１６０が設けられている。
【００８４】
この冷媒通路１６０は図７及び図８に示したような第２実施例のガス通路１０２Ｄと同様に放射状に設けられると共に、天板本体７４の中央部にてこの冷媒通路１６０の全てが互いに連通されている。そして、この天板本体７４の中央部及び平面アンテナ部材８０の中央部は、これより上方へ抜けるガス孔１６２、１６４がそれぞれ設けられており、上記冷媒通路１６０内を流れてきた冷却媒体を遅波材８２の中央部の穴から上方の同軸導波管９２側へ排出できるようになっている。
【００８５】
また、上記各冷媒通路１６０の天板本体７４の周辺部の開口は封止されないで開放状態となっており、ガス導入ポート１１４へ連通されている。そして、このガス導入ポート１１４には、処理容器３４の側壁に沿ってその下方より延びてくるように形成された冷媒導入路１６６が接続されており、冷媒を供給できるようになっている。ここで冷媒としては、清浄な冷却エアー、窒素ガス等を用いることができる。この場合、この冷媒ガスが大気側へ洩れ出ても、それ程問題は生じないので、隙間１１２を形成する上記ガス導入ポート１１４の上方には、シール部材８８、９０（図１参照）を設ける必要がない。
【００８６】
この第５実施例の場合には、上記冷媒導入路１６６から供給した冷媒は、上記ガス導入ポート１１４内をその周方向に沿って流れつつ各冷媒通路１６０内に流れ込み、そして、天板本体７４自体を冷却しつつ天板本体７４の中心部まで流れて行き、この中心部よりガス孔１６２、１６４を通って同軸導波管９２側へ流れ、大気中に放出される。このようにして上記冷媒通路１６０を流れる上記冷媒によって天板自体７４を冷却することができる。
【００８７】
ここで上記放射状の冷媒通路１６０やガス孔１６２は、上記ガス通路１０２と同様に、このガス通路１０２を形成する際に、ドリルやレーザ光を用いて穿孔加工により形成すればよい。また、上記冷却手段１５９は、上記第２実施例〜第４実施例（変形例を含む）の全ての実施例に併用することができる。
【００８８】
尚、以上のように説明した各実施例の他に、各ガス通路１０２を図１６に示すように構成してもよい。図１６はガス通路の配列の変形例を示す図である。図１６（Ａ）の場合には、ガス通路１０２を格子状に形成した場合を示しており、格子状に形成された各ガス通路１０２は互いに連通されている。この場合、ガス導入ポート１１４を用いるときには、各ガス通路１０２の両端の開口を開放状態としてもよく、或いはこの開口を封止してもよい。この開口を封止した場合には、上記各ガス通路１０２のいずれか１つに、図７で示した第２実施例のようにガス入口１４２（図７参照）を形成する。尚、図１６（Ａ）では一部のガス通路１０２にポーラス誘電体１０８が装着されたガス噴出孔１０４を代表的に示している。
【００８９】
図１６（Ｂ）に示す場合には、ガス通路１０２をリング状に形成して、これらを同心円状に配置した場合を示しており、各リング状のガス通路１０２に対してこれを連通するようにして直線状のガス通路１０２Ｆを形成し、全体のガス通路１０２、１０２Ｆを互いに連通させている。
【００９０】
この場合にも、ガス導入ポート１１４を用いるときは、上記ガス通路１０２Ｆの端部の開口を開放状態としてもよく、或いはこの開口を封止してもよい。この開口を封止した場合には、ガス通路１０２Ｆに図７で示した第２実施例のようにガス入口１４２（図７参照）を形成する。尚、図１６（Ｂ）では一部のガス通路１０２にポーラス誘電体１０８が装着されたガス噴出孔１０４を代表的に示している。
また図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）には、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す天板本体の他の変形例がそれぞれ示されている。図１７に示すように、ガス噴出孔１０４が複数のグループにゾーン化されていても良い。ここでは上記ガス噴出孔１０４は、内周側に位置する第１ゾーンのガス噴出孔１０４と、その外側に位置する第２ゾーンのガス噴出孔１０４とにグループ化されて形成されている。この場合には、ゾーン毎にガス通路は分断されており、また、各ゾーン毎のガス入口は互いに図示しないシール部材等で分離されているのは勿論である。
【００９１】
そして、図１６（Ｂ）、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示す格子状、リング状のガス通路１０２はドリルやレーザ光では形成することができないので、天板本体７４を予め上下に２つに分割して２つの分割板を形成しておき、一方の分割板の表面に上記ガス通路１０２に対応させて凹部状の溝を形成すると共にガス噴出口１０４を形成し、そして、２つの分割板を、接着や溶着等により接合するようにすればよい。
また図１６（Ａ）或いは図１６（Ｂ）に示す構造と、先に説明した第１実施例〜第５実施例のいずれかと組み合わせるようにしてもよい。
【００９２】
尚、以上に説明した天板本体７４の構成材料とポーラス誘電体１０８の主要な構成材料とは、熱膨張率を考慮すると同一材料であることが望ましい。例えば天板本体７４に石英ガラスを用いた時にはポーラス誘電体１０８にポーラス石英を用い、天板本体７４にセラミック材を用いた時にはポーラス誘電体１０８にポーラスセラミックを用いるのがよい。
ここでセラミック材としては、アルミナ、シリカ、燐酸カルシウム、ＳｉＣ、ジルコニア等を用いることができ、そのポーラスセラミックは、例えば特開２００２−３４３７８８号公報、特開２００３−９５７６４号公報、特開２００４−５９３４４号公報等に開示されているポーラスセラミックを用いることができる。
【００９３】
また、上記実施例では、電磁波としてマイクロ波を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば高周波を用いることができる。この場合には天板本体７４上に誘導コイル部を設け、これに例えば１３．５６ＭＨｚなどの高周波を発生する高周波発生器を接続すればよい。
また、ここではプラズマ処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、エッチング処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理についても本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る天板構造の第１実施例を用いたプラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２】第１実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図３】第１実施例に係る天板本体のガス通路の部分の水平方向の断面を示す横断面図である。
【図４】天板本体を示す側面図である。
【図５】ガス噴出孔の一部分の構造を示す断面図である。
【図６】第１実施例の変形例１に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図である。
【図７】第２実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図８】第２実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図である。
【図９】第２実施例の天板本体を示す側面図である。
【図１０】第３実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図１１】第２実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図ある。
【図１２】第４実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図１３】第４実施例の変形例１に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図１４】第４実施例の変形例２に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図１５】第５実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。
【図１６】ガス通路の配列の変形例を示す図である。
【図１７】図７に示す天板本体の他の変形例を示す図である。
【図１８】マイクロ波を用いた従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９５】
３２  プラズマ処理装置
３４  処理容器
３６  載置台
５６  抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
７２  天板構造
７４  天板本体
７８  電磁波導入手段
８０  平面アンテナ部材
８４  スロット
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄ，１０２Ｅ，１０２Ｆ  ガス通路
１０３  ガス入口
１０４  ガス噴出孔
１０８  ポーラス誘電体
１１４  ガス導入ポート
１１６  ガス供給手段
１１８  ガス導入路
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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