プラズマ処理装置及びその誘電体窓構造
【課題】誘電体窓の内側に設けられた誘電体保護カバーが局部的に削られて消耗することを抑制することができ、誘電体保護カバーの長寿命化により生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその誘電体窓構造を提供する。
【解決手段】誘電体窓の外側に配設された高周波アンテナに高周波電力を印加して処理空間に誘導結合プラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、誘電体窓は、処理空間と高周波アンテナとの間に介在するように配設され誘電体からなる窓部材と、窓部材を支持するための梁部材と、窓部材の処理空間側の面、及び、梁部材の処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、梁部材と誘電体保護カバーとの間に設けられ、保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備している。
【解決手段】誘電体窓の外側に配設された高周波アンテナに高周波電力を印加して処理空間に誘導結合プラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、誘電体窓は、処理空間と高周波アンテナとの間に介在するように配設され誘電体からなる窓部材と、窓部材を支持するための梁部材と、窓部材の処理空間側の面、及び、梁部材の処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、梁部材と誘電体保護カバーとの間に設けられ、保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及びその誘電体窓構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置（ＬＣＤ）や半導体装置の製造分野等においては、ＬＣＤガラス基板や半導体ウエハ等の基板に、成膜処理やエッチング処理等の処理を行う装置として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いるプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置では、金属製の処理チャンバーの一部に誘電体窓を配設し、この誘電体窓の外側に設けた高周波アンテナに高周波電力（ＲＦ）を印加して、処理チャンバー内に誘導結合プラズマを発生させる。この誘電体窓を構成する窓部材（誘電体）は石英によって構成されることが多い。
【０００４】
誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置において、プラズマ処理を行う基板の大型化に伴い、誘電体窓部分に例えば十字状の梁を配設し、この梁によって４枚の分割した窓部材を支持する構成とする場合がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、誘電体窓部材として石英を用いた場合、石英はプラズマによって消耗するため、石英製の窓部材の内側に、プラズマ耐性のあるアルミナ等からなる誘電体保護カバーを設けて誘電体窓を保護する場合がある。
【０００７】
しかしながら、アルミナは誘電率が大きい。このため、誘電体窓部材を支持する梁が直接誘電体保護カバーで覆われている箇所においては、梁とプラズマが容量結合することによってこの部分に隣接する処理空間に新たなプラズマが生成し、梁の直下の部分の誘電体保護カバーがこのプラズマによって削られて消耗し易い。このため、誘電体保護カバーの交換頻度が高くなり、生産性の低下を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、誘電体窓の内側に設けられた誘電体保護カバーが局部的に削られて消耗することを抑制することができ、誘電体保護カバーの長寿命化により生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその誘電体窓構造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】
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置の一態様は、内部に基板を処理する処理空間を画成する処理チャンバーと、前記処理チャンバーに配設され前記処理空間と外部とを仕切る誘電体窓と、前記誘電体窓の外側に配設され、高周波電力の印加により前記誘電体窓を介して前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、を具備したプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓は、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、前記窓部材を支持するための梁部材と、前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置の誘電体窓構造の一態様は、処理空間の外部に配設された高周波アンテナに高周波電力を供給し、前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させて基板の処理を行うプラズマ処理装置の処理チャンバーに、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間を仕切るように配設されるプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、前記窓部材を支持するための梁部材と、前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、誘電体窓の内側に設けられた誘電体保護カバーが局部的に削られて消耗することを抑制することができ、誘電体保護カバーの長寿命化により生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその誘電体窓構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図３】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図４】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図５】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図６】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図７】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図８】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図９】実施例によるエッチング量の測定結果を示す図。
【図１０】比較例によるエッチング量の測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。このプラズマエッチング装置は、例えば、ＬＣＤの製造において、ＬＣＤガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成する工程で、ポリシリコン膜或いはアモルファスシリコン膜をパターニングするために使用される。
【００１５】
このプラズマエッチング装置は、導電性材料、例えば表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等からなる矩形容器状の処理チャンバー１を具備している。処理チャンバー１は、接地線１ａによって接地されている。処理チャンバー１内は、誘電体窓構造２により、上側のアンテナ室４と下側の処理室(処理空間)５とに気密に区画されている。図３に示すように、誘電体窓構造２の位置に対応して、処理チャンバー１の内面には２つの水平な棚面７ａ、７ｂを規定する支持棚７が配設されている。
【００１６】
図２（ａ）は、図１に示すプラズマエッチング装置の誘電体窓構造２を、その下側に設けられた後述する誘電体保護カバー１２及び低誘電率誘電体層３５を除いて示す底面図であり、図３及び図４は、図２（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＶ−ＩＶ線に沿った誘電体窓構造２の断面図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、誘電体窓構造２は、同一寸法の４つの石英等の誘電体からなる分割窓部材３aを組み合わせてなる誘電体窓部材３を具備している。図３に示すように、誘電体窓部材３の周縁部は、支持棚７の下側の棚面７ａ上に載置されている。誘電体窓部材３の厚さは、例えば約３０ｍｍ程度である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、分割窓部材３aが互いに隣接する位置に対応して、処理チャンバー１の中央には線対称の十字形状とされた梁部材１６が配設されている。梁部材１６は、誘電体窓部材３の周縁部から離れた位置において、後述する複数のサスペンダ８ａ、８ｂによって処理チャンバー１の天井に吊るされ、水平状態を維持するように設定されている。図３に示すように、梁部材１６はサスペンダ８ａ、８ｂと接続するための円形凸部１６ｂを除いて水平な支持面１６ａを規定し、分割窓部材３ａの互いに対向する縁部は、該支持面１６ａ上に載置されている。
【００１９】
分割窓部材３ａの周縁部には、支持棚７及び梁部材１６と相補形状の下向きの段部が形成されている。支持棚７及び梁部材１６は、これ等の段部により規定される誘電体窓部材３の下面の凹部内に嵌め込まれ、支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面が略同一水平面上位置した状態となっている。支持棚７と梁部材１６は、図２（ｂ）のように一体化した構造体としてもよく、該一体化構造のみで誘電体窓構造２を十分支持することができれば前記のサスペンダ８ａ，８ｂは必ずしも必要ではないが、誘電体窓構造２が大型化するなどにより一体化構造のみでは十分支持できない場合には前記のサスペンダ８ａ，８ｂを併用した構造とすることが望ましい。
【００２０】
支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面は、更に、平滑な下面を有する誘電体保護カバー１２により被覆されている。この誘電体保護カバー１２は、プラズマ耐性を有するセラミック（本実施形態ではアルミナ）から構成されている。また、支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面と、誘電体保護カバー１２との間には、誘電体保護カバー１２より誘電率の低い材料（本実施形態では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：商品名テフロン（登録商標）））で形成された低誘電率誘電体層３５が配設されている。
【００２１】
本実施形態では、この低誘電率誘電体層３５は梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面全体を覆うように配設されている。しかし、低誘電率誘電体層３５は、少なくとも梁部材１６の部分のみに配設されていればよく、例えば、梁部材１６の形状、大きさに合わせて梁部材１６と同様に十字状の領域に設けてもよい。また、低誘電率誘電体層３５は、誘電体保護カバー１２より誘電率の低い材料であればＰＴＦＥ以外の材料を用いてもよく、例えば、石英、多孔質セラミックス等を用いてもよい。
【００２２】
誘電体保護カバー１２は、その凹部内に埋め込まれた複数のビス１２ａによって梁部材１６及び支持棚７に固定されている。ビス１２ａは、誘電体保護カバー１２の凹部内に埋め込まれたアルミナ等からなる誘電体キャップ１２ｂによって被覆されている。また、低誘電率誘電体層３５は、誘電体保護カバー１２と梁部材１６との間に狭持されるように支持されている。
【００２３】
一方、誘電体窓部材３の上側には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：商品名テフロン（登録商標））等からなる樹脂板１７が配設されている。樹脂板１７は、１枚の板からなり、誘電体窓部材３、支持棚７の上側棚面７ｂ及び梁部材１６の円形凸部１６ｂの上に載置されている。樹脂板１７の周縁部に沿って押え枠１８が配設されている。この押え枠１８と支持棚７によって樹脂板１７の周縁部を挟み込み、ビス１８ａによって樹脂板１７及び押え枠１８が支持棚７に固定されている。
【００２４】
また、サスペンダ８ａ、８ｂと接続するための梁部材１６の円形凸部１６ｂに対応して、樹脂板１７には開口が形成されている。サスペンダ８ａ、８ｂの下端部には、フランジ１０が配設されている。このフランジ１０によって、樹脂板１７の開口の周囲部分を挟み込むようにし、フランジ１０及び樹脂板１７がビス１０ａにより梁部材１６の凸部１６ｂに固定されている。樹脂板１７と支持棚７の上側棚面７ｂとの間、及び樹脂板１７と梁部材１６の円形凸部１６ｂとの間には、弾性材料からなるシールリング１７ａが配設され、これにより、アンテナ室４と処理室５とを気密に区画するための、誘電体窓構造２の気密性が確保されている。
【００２５】
図５は、図１に示すプラズマ処理装置の誘電体窓構造２とサスペンダ８ａ、８ｂとの関係を示す斜視図である。サスペンダ８ａ、８ｂは、梁部材１６の中央に接続された１本の管状のサスペンダ８ａと、支持梁１６の十字形状の端部に接続された４本の中実ロッド状のサスペンダ８ｂとからなる。各サスペンダ８ａ、８ｂは処理チャンバー１の天井から誘電体窓構造２へ垂直に延在し、その下端部には、前述のフランジ１０が配設され、上端部には、同様なフランジ９が配設されている。
【００２６】
図１に示すように、全サスペンダ８ａ、８ｂの上側のフランジ９は、ビス９ａによって連結板１１に固定されている。連結板１１は、処理チャンバーの１の天井を貫通する複数のボルト１１ａによって該天井に固定されている。なお、サスペンダ８ａ、８ｂ及びこれ等を取付けるための部材９、１０、１１やビス９ａ、１０ａ及びボルト１１ａは、プラズマに接触しない部分であるため、全て機械的強度の高いステンレス鋼から形成されている。また、梁部材１６は接地線１ｂにより処理チャンバー１に接続されている。従って、梁部材１６は、接地線１ｂ、処理チャンバー１、接地線１ａを介して接地されている。
【００２７】
サスペンダ８ａ、８ｂを周回するようにコイル状の抵抗加熱ヒータ６が配設され、電源６ａに接続されている。ヒータ６によりサスペンダ８ａ、８ｂ、梁部材１６を介して誘電体窓部材３を含む誘電体窓構造２が加熱され、これにより、処理室５に露出する誘電体窓構造２の下面を構成する誘電体保護カバー１２の下面に副生成物が付着することが抑制される。
【００２８】
梁部材１６は、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体から加工された中空の部材からなり、シャワーヘッドを構成するためのシャワー筐体として兼用されている。梁部材１６を構成する筐体の内外表面は、壁面から汚染物が発生しないように、陽極酸化処理されている。図３及び図４に示すように、梁部材１６には、ガス流路１９が内部に形成されると共に、ガス流路１９に連通し且つ後述する載置台２２に対向して開口する複数のガス供給孔１９ａが下面に形成されている。
【００２９】
ガス供給孔１９ａの配設位置は、図２に示すように、十字状の梁部材１６の中央部、及び、中央部から外周方向に向かって延在する４本の各直線部に、長手方向に間隔を設けて夫々２箇所ずつ設定されており、各配設位置には、夫々複数のガス供給孔１９ａが設けられている。
【００３０】
図３、図４に示すように、誘電体保護カバー１２には、ガス供給孔１９ａに対応して、貫通孔１２ｃが形成され、低誘電率誘電体層３５には、ガス供給孔１９ａに対応して、貫通孔３５ａが形成されている。図８に示すように、低誘電率誘電体層３５に設けられた貫通孔３５ａは、上記した各ガス供給孔１９ａの配置位置毎に、他の部分の低誘電率誘電体層３５と独立して設けられ、他の部分と同様な低誘電率誘電体からなる貫通孔形成部３５ｂに設けられている。低誘電率誘電体層３５には、貫通孔形成部３５ｂを設けるための開口部３５ｃが設けられており、貫通孔形成部３５ｂは、この開口部３５ｃ内に、低誘電率誘電体層３５と間隔を設けて配設され、例えば、四隅においてビス３６によって、梁部材１６に固定されている。これによって、低誘電率誘電体層３５が熱膨張を起こした際に、貫通孔３５ａの位置がガス供給孔１９ａとずれないようになっている。本実施形態においては４本のビスにより貫通孔形成部３５ｂを固定しているが、貫通孔形成部３５ｂを梁部材１６に固定することができればビスの本数は４本に限定されない。
【００３１】
図１に示すように、梁部材１６の中央に接続された管状のサスペンダ８ａ内には、支持梁１６内のガス流路１９に連通するガス供給管２０ａが配設されている。ガス供給管２０ａは、連結板１１及び処理チャンバーの１の天井を貫通し、処理チャンバー１外に配設された処理ガス供給源２０に接続されている。プラズマ処理中は、処理ガスが、処理ガス供給源２０からガス供給管２０ａを介して、梁部材１６内に供給され、更に、その下面のガス供給孔１９ａ、貫通孔３５ａ、貫通孔１２ｃを通って処理室５内に放出される。
【００３２】
アンテナ室４内には、誘電体窓部材３に面するように、誘電体窓構造２上に配設された高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。図６に示すように、高周波アンテナ１３は、誘電体窓構造２上の部分が正方形若しくは矩形の角形渦巻き状をなす平面型のコイルアンテナからなる。高周波アンテナ１３は、渦巻きの中心端部が処理チャンバー１の天井の略中央から導出され、図１に示す整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。一方、渦巻きの外側端部は処理チャンバー１に接続され、接地されている。
【００３３】
プラズマ処理中、高周波電源１５からは、プラズマ生成用の所定周波数の高周波電力、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が高周波アンテナ１３へ供給される。高周波アンテナ１３により、処理室５内に誘導電磁界が形成され、この誘導電磁界により、梁部材１６から供給された処理ガスがプラズマ化される。
【００３４】
誘電体窓部材３を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、処理室５内にはＬＣＤガラス基板ＬＳを載置するための載置台（サセプタ）２２が配設されている。サセプタ２２は、導電性材料、例えばアルミニウム製の部材からなり、その表面は、汚染物が発生しないように、陽極酸化処理されている。サセプタ２２の周囲には基板ＬＳを固定するためのクランプ２３が配設されている。基板ＬＳがサセプタ２２上の所定位置に配置された時、梁部材１６の十字形状の中心は、基板ＬＳの中心と一致するようになっている。なお、ガラス基板ＬＳを載置台に固定する手段としては、前述のクランプに限定されず、例えば、クーロン力若しくはジョンソンラーベック力により静電吸着する静電チャックを用いてもよい。
【００３５】
サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収納され、更に、中空の支柱２５上に支持されている。支柱２５は処理チャンバー１の底部を気密に貫通し、処理チャンバー１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持されている。サセプタ２２は、基板ＬＳのロード／アンロード時に、この昇降機構により上下方向に駆動される。
【００３６】
サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と処理チャンバー１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設され、これにより、処理室５内の気密性が確保されている。また、処理室５の側部には、基板ＬＳをロード／アンロードする際に使用されるゲートバルブ２７が配設されている。
【００３７】
サセプタ２２は、中空の支柱２５内に配置された給電棒により、整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。プラズマ処理中、高周波電源２９からは、バイアス用の高周波電力、例えば３．２ＭＨｚの高周波電力がサセプタ２２に印加される。このバイアス用の高周波電力は、処理室５内で励起されたプラズマ中のイオンを効果的に基板ＬＳに引込むために使用される。
【００３８】
更に、サセプタ２２内には、基板ＬＳの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサとが配設されている（いずれも図示せず）。これ等の機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して処理チャンバー１外に導出されている。
【００３９】
処理室５の底部には、排気管３０ａを介して、真空ポンプなどを含む真空排気機構３０が接続されている。この真空排気機構３０により、処理室５内が排気されると共に、プラズマ処理中、処理室５内が真空雰囲気、例えば１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）の圧力雰囲気に設定及び維持される。
【００４０】
次に、上記構成のプラズマエッチング装置を用いて、ＬＣＤガラス基板ＬＳに対してプラズマエッチング処理を施す場合について説明する。
【００４１】
まず、ゲートバルブ２７を通して搬送機構により基板ＬＳをサセプタ２２の載置面に載置した後、クランプ２３により基板ＬＳをサセプタ２２に固定する。次に、処理室５内に処理ガス供給源２０からエッチングガス（例えばＳＦ６ガス）を含む処理ガス吐出させると共に、排気管３０ａを介して処理室５内を真空引きすることにより、処理室５内を例えば１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）の圧力雰囲気に維持する。
【００４２】
次に、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ１３に印加することにより、誘電体窓構造２を介して処理室５内に均一な誘導電磁界を形成する。かかる誘導電磁界により、処理室５内で処理ガスがプラズマ化され、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源２９からサセプタ２２に対して印加される３．２ＭＨｚの高周波電力によって、基板ＬＳに効果的に引込まれ、基板ＬＳに対して均一なエッチング処理が施される。
【００４３】
このようなエッチング処理の際、本実施形態のプラズマエッチング装置では、梁部材１６とアルミナ製の誘電体保護カバー１２との間に低誘電率誘電体層３５が介在した構造となっているので、梁部材１６と処理室５内のプラズマの間の電位差が低誘電率誘電体層３５にも分散され、プラズマと誘電体保護カバー１２の表面との電位差が低減する。これによって、梁部材１６の下方の空間に新たなプラズマが発生する可能性を低減することができ、梁部材１６の部分の誘電体保護カバー１２が局所的に多く消耗することを抑制することができる。
【００４４】
図７は、本実施形態における誘電体窓構造２の部分の構成を拡大して模式的に示すものである。図７に示すように、梁部材１６の下部に配設された誘電体保護カバー１２（アルミナ製）の厚みをＤｃ、誘電率をεｃとし、低誘電率誘電体層３５（テフロン（登録商標）製）の厚みをＤｔ、誘電率をεｔとすると、単位面積Ｓあたりの誘電体保護カバー１２のインピーダンスＺｃと低誘電率誘電体層３５のインピーダンスＺｔとの合成インピーダンスＺｃ＋Ｚｔは、以下の式で求められる。
Ｚｔ＋Ｚｃ＝（１／ｊωＳ）×｛（Ｄｔ／εｔ）＋（Ｄｃ／εｃ）｝
ここで、アルミナの誘電率εｃは、約１０であり、テフロン（登録商標）の誘電率εｔは約２であるので、これらの厚みが等しく、Ｄｔ=Ｄｃとすると、
Ｚｔ＋Ｚｃ＝（１／ｊωＳ）×（Ｄｃ／εｃ）×６
となり、低誘電率誘電体層３５を設けない場合の約６倍のインピーダンスとすることができる。なお、低誘電率誘電体層３５を設けずに、単に誘電体保護カバー１２（アルミナ製）の厚みをＤｃを２倍とした場合は、インピーダンスは２倍となる。また、誘電率が約４の石英製の低誘電率誘電体層３５とした場合は、インピーダンスは約３．５倍となる。
【００４５】
図９及び図１０は、上記の実施形態における低誘電率誘電体層３５の効果を調査した結果を示すものである。この調査では、シリコンウエハを誘電体保護カバー１２に貼り付けて、以下の条件で１０分間プラズマを発生させ、シリコンウエハが削られた量（エッチング量）を各位置にて計測した結果を各位置に数値で示しており、図９は低誘電率誘電体層３５が有る場合、図１０は低誘電率誘電体層３５が無い場合を示している。
【００４６】
（エッチング条件）
圧力：０．９３Ｐａ（７ｍTorr）
高周波電力（メイン／バイアス）：３ｋＷ／３ｋＷ
ガス種及びガス流量：Ｃｌ２＝５００ｓｃｃｍ
【００４７】
図１０に示すように、低誘電率誘電体層３５が無い場合、梁部材１６の部分のシリコンウエハが、３００ｎｍ〜８００ｎｍ削られていた。この場合、シリコンウエハの削られた量の全体の平均値は２５４ｎｍであり、梁部材１６の部分の平均値は２５４．０ｎｍであった。
【００４８】
これに対して、図９に示すように、低誘電率誘電体層３５を設けた上記実施形態では、梁部材１６の部分のシリコンウエハの削られた量を、最大で１８．４ｎｍに減少させることができ、シリコンウエハの削られた量の全体の平均値は７．９ｎｍであり、梁部材１６の部分の平均値は６．３ｎｍであった。
【００４９】
この結果から、低誘電率誘電体層３５を設けた上記実施形態では、梁部材１６の部分に新たなプラズマが発生することを抑制することができ、これによって、梁部材１６の部分の誘電体保護カバー１２が局部的に削られて消耗することを抑制することができることが分かった。したがって、上記実施形態では、誘電体保護カバー１２の長寿命化により生産性の向上を図ることができる。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは、勿論である。例えば、上記実施形態は、梁部材１６の部分のみから処理室５内に処理ガスを供給するように構成されているが、梁部材１６の部分のみではなく、梁部材１６以外の部分からも処理室５内に処理ガスを供給するように構成することができる。この場合、誘電体窓部材３の所望位置に開口部を設け、この開口部に前述した管状のサスペンダ８ａと同様に構成されたガスの供給構造を設ければよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、サスペンダ８ａ、８ｂは、処理チャンバー１の天井即ちアンテナ室４の天井に支持された構成となっているが、例えば、処理室５の上方に上方枠（overhead frame）を配設し、ここに、サスペンダ８ａ、８ｂを取付けるようにしてもよい。このような構成は、例えば、高周波アンテナ１３を包囲するアンテナ室４を設けない場合に用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１……処理チャンバー、２……誘電体窓構造、３……誘電体窓部材、３ａ……分割窓部材、４……アンテナ室、５……処理室(処理空間)、１２……誘電体保護カバー、１３……高周波アンテナ、１６……梁部材、３５……低誘電率誘電体層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及びその誘電体窓構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置（ＬＣＤ）や半導体装置の製造分野等においては、ＬＣＤガラス基板や半導体ウエハ等の基板に、成膜処理やエッチング処理等の処理を行う装置として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いるプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置では、金属製の処理チャンバーの一部に誘電体窓を配設し、この誘電体窓の外側に設けた高周波アンテナに高周波電力（ＲＦ）を印加して、処理チャンバー内に誘導結合プラズマを発生させる。この誘電体窓を構成する窓部材（誘電体）は石英によって構成されることが多い。
【０００４】
誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置において、プラズマ処理を行う基板の大型化に伴い、誘電体窓部分に例えば十字状の梁を配設し、この梁によって４枚の分割した窓部材を支持する構成とする場合がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、誘電体窓部材として石英を用いた場合、石英はプラズマによって消耗するため、石英製の窓部材の内側に、プラズマ耐性のあるアルミナ等からなる誘電体保護カバーを設けて誘電体窓を保護する場合がある。
【０００７】
しかしながら、アルミナは誘電率が大きい。このため、誘電体窓部材を支持する梁が直接誘電体保護カバーで覆われている箇所においては、梁とプラズマが容量結合することによってこの部分に隣接する処理空間に新たなプラズマが生成し、梁の直下の部分の誘電体保護カバーがこのプラズマによって削られて消耗し易い。このため、誘電体保護カバーの交換頻度が高くなり、生産性の低下を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、誘電体窓の内側に設けられた誘電体保護カバーが局部的に削られて消耗することを抑制することができ、誘電体保護カバーの長寿命化により生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその誘電体窓構造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】
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置の一態様は、内部に基板を処理する処理空間を画成する処理チャンバーと、前記処理チャンバーに配設され前記処理空間と外部とを仕切る誘電体窓と、前記誘電体窓の外側に配設され、高周波電力の印加により前記誘電体窓を介して前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、を具備したプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓は、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、前記窓部材を支持するための梁部材と、前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置の誘電体窓構造の一態様は、処理空間の外部に配設された高周波アンテナに高周波電力を供給し、前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させて基板の処理を行うプラズマ処理装置の処理チャンバーに、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間を仕切るように配設されるプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、前記窓部材を支持するための梁部材と、前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、誘電体窓の内側に設けられた誘電体保護カバーが局部的に削られて消耗することを抑制することができ、誘電体保護カバーの長寿命化により生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びその誘電体窓構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図３】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図４】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図５】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図６】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図７】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図８】図１のプラズマ処理装置の要部構成を示す図。
【図９】実施例によるエッチング量の測定結果を示す図。
【図１０】比較例によるエッチング量の測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。このプラズマエッチング装置は、例えば、ＬＣＤの製造において、ＬＣＤガラス基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成する工程で、ポリシリコン膜或いはアモルファスシリコン膜をパターニングするために使用される。
【００１５】
このプラズマエッチング装置は、導電性材料、例えば表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等からなる矩形容器状の処理チャンバー１を具備している。処理チャンバー１は、接地線１ａによって接地されている。処理チャンバー１内は、誘電体窓構造２により、上側のアンテナ室４と下側の処理室(処理空間)５とに気密に区画されている。図３に示すように、誘電体窓構造２の位置に対応して、処理チャンバー１の内面には２つの水平な棚面７ａ、７ｂを規定する支持棚７が配設されている。
【００１６】
図２（ａ）は、図１に示すプラズマエッチング装置の誘電体窓構造２を、その下側に設けられた後述する誘電体保護カバー１２及び低誘電率誘電体層３５を除いて示す底面図であり、図３及び図４は、図２（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＶ−ＩＶ線に沿った誘電体窓構造２の断面図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、誘電体窓構造２は、同一寸法の４つの石英等の誘電体からなる分割窓部材３aを組み合わせてなる誘電体窓部材３を具備している。図３に示すように、誘電体窓部材３の周縁部は、支持棚７の下側の棚面７ａ上に載置されている。誘電体窓部材３の厚さは、例えば約３０ｍｍ程度である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、分割窓部材３aが互いに隣接する位置に対応して、処理チャンバー１の中央には線対称の十字形状とされた梁部材１６が配設されている。梁部材１６は、誘電体窓部材３の周縁部から離れた位置において、後述する複数のサスペンダ８ａ、８ｂによって処理チャンバー１の天井に吊るされ、水平状態を維持するように設定されている。図３に示すように、梁部材１６はサスペンダ８ａ、８ｂと接続するための円形凸部１６ｂを除いて水平な支持面１６ａを規定し、分割窓部材３ａの互いに対向する縁部は、該支持面１６ａ上に載置されている。
【００１９】
分割窓部材３ａの周縁部には、支持棚７及び梁部材１６と相補形状の下向きの段部が形成されている。支持棚７及び梁部材１６は、これ等の段部により規定される誘電体窓部材３の下面の凹部内に嵌め込まれ、支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面が略同一水平面上位置した状態となっている。支持棚７と梁部材１６は、図２（ｂ）のように一体化した構造体としてもよく、該一体化構造のみで誘電体窓構造２を十分支持することができれば前記のサスペンダ８ａ，８ｂは必ずしも必要ではないが、誘電体窓構造２が大型化するなどにより一体化構造のみでは十分支持できない場合には前記のサスペンダ８ａ，８ｂを併用した構造とすることが望ましい。
【００２０】
支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面は、更に、平滑な下面を有する誘電体保護カバー１２により被覆されている。この誘電体保護カバー１２は、プラズマ耐性を有するセラミック（本実施形態ではアルミナ）から構成されている。また、支持棚７、梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面と、誘電体保護カバー１２との間には、誘電体保護カバー１２より誘電率の低い材料（本実施形態では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：商品名テフロン（登録商標）））で形成された低誘電率誘電体層３５が配設されている。
【００２１】
本実施形態では、この低誘電率誘電体層３５は梁部材１６及び誘電体窓部材３の下面全体を覆うように配設されている。しかし、低誘電率誘電体層３５は、少なくとも梁部材１６の部分のみに配設されていればよく、例えば、梁部材１６の形状、大きさに合わせて梁部材１６と同様に十字状の領域に設けてもよい。また、低誘電率誘電体層３５は、誘電体保護カバー１２より誘電率の低い材料であればＰＴＦＥ以外の材料を用いてもよく、例えば、石英、多孔質セラミックス等を用いてもよい。
【００２２】
誘電体保護カバー１２は、その凹部内に埋め込まれた複数のビス１２ａによって梁部材１６及び支持棚７に固定されている。ビス１２ａは、誘電体保護カバー１２の凹部内に埋め込まれたアルミナ等からなる誘電体キャップ１２ｂによって被覆されている。また、低誘電率誘電体層３５は、誘電体保護カバー１２と梁部材１６との間に狭持されるように支持されている。
【００２３】
一方、誘電体窓部材３の上側には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：商品名テフロン（登録商標））等からなる樹脂板１７が配設されている。樹脂板１７は、１枚の板からなり、誘電体窓部材３、支持棚７の上側棚面７ｂ及び梁部材１６の円形凸部１６ｂの上に載置されている。樹脂板１７の周縁部に沿って押え枠１８が配設されている。この押え枠１８と支持棚７によって樹脂板１７の周縁部を挟み込み、ビス１８ａによって樹脂板１７及び押え枠１８が支持棚７に固定されている。
【００２４】
また、サスペンダ８ａ、８ｂと接続するための梁部材１６の円形凸部１６ｂに対応して、樹脂板１７には開口が形成されている。サスペンダ８ａ、８ｂの下端部には、フランジ１０が配設されている。このフランジ１０によって、樹脂板１７の開口の周囲部分を挟み込むようにし、フランジ１０及び樹脂板１７がビス１０ａにより梁部材１６の凸部１６ｂに固定されている。樹脂板１７と支持棚７の上側棚面７ｂとの間、及び樹脂板１７と梁部材１６の円形凸部１６ｂとの間には、弾性材料からなるシールリング１７ａが配設され、これにより、アンテナ室４と処理室５とを気密に区画するための、誘電体窓構造２の気密性が確保されている。
【００２５】
図５は、図１に示すプラズマ処理装置の誘電体窓構造２とサスペンダ８ａ、８ｂとの関係を示す斜視図である。サスペンダ８ａ、８ｂは、梁部材１６の中央に接続された１本の管状のサスペンダ８ａと、支持梁１６の十字形状の端部に接続された４本の中実ロッド状のサスペンダ８ｂとからなる。各サスペンダ８ａ、８ｂは処理チャンバー１の天井から誘電体窓構造２へ垂直に延在し、その下端部には、前述のフランジ１０が配設され、上端部には、同様なフランジ９が配設されている。
【００２６】
図１に示すように、全サスペンダ８ａ、８ｂの上側のフランジ９は、ビス９ａによって連結板１１に固定されている。連結板１１は、処理チャンバーの１の天井を貫通する複数のボルト１１ａによって該天井に固定されている。なお、サスペンダ８ａ、８ｂ及びこれ等を取付けるための部材９、１０、１１やビス９ａ、１０ａ及びボルト１１ａは、プラズマに接触しない部分であるため、全て機械的強度の高いステンレス鋼から形成されている。また、梁部材１６は接地線１ｂにより処理チャンバー１に接続されている。従って、梁部材１６は、接地線１ｂ、処理チャンバー１、接地線１ａを介して接地されている。
【００２７】
サスペンダ８ａ、８ｂを周回するようにコイル状の抵抗加熱ヒータ６が配設され、電源６ａに接続されている。ヒータ６によりサスペンダ８ａ、８ｂ、梁部材１６を介して誘電体窓部材３を含む誘電体窓構造２が加熱され、これにより、処理室５に露出する誘電体窓構造２の下面を構成する誘電体保護カバー１２の下面に副生成物が付着することが抑制される。
【００２８】
梁部材１６は、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体から加工された中空の部材からなり、シャワーヘッドを構成するためのシャワー筐体として兼用されている。梁部材１６を構成する筐体の内外表面は、壁面から汚染物が発生しないように、陽極酸化処理されている。図３及び図４に示すように、梁部材１６には、ガス流路１９が内部に形成されると共に、ガス流路１９に連通し且つ後述する載置台２２に対向して開口する複数のガス供給孔１９ａが下面に形成されている。
【００２９】
ガス供給孔１９ａの配設位置は、図２に示すように、十字状の梁部材１６の中央部、及び、中央部から外周方向に向かって延在する４本の各直線部に、長手方向に間隔を設けて夫々２箇所ずつ設定されており、各配設位置には、夫々複数のガス供給孔１９ａが設けられている。
【００３０】
図３、図４に示すように、誘電体保護カバー１２には、ガス供給孔１９ａに対応して、貫通孔１２ｃが形成され、低誘電率誘電体層３５には、ガス供給孔１９ａに対応して、貫通孔３５ａが形成されている。図８に示すように、低誘電率誘電体層３５に設けられた貫通孔３５ａは、上記した各ガス供給孔１９ａの配置位置毎に、他の部分の低誘電率誘電体層３５と独立して設けられ、他の部分と同様な低誘電率誘電体からなる貫通孔形成部３５ｂに設けられている。低誘電率誘電体層３５には、貫通孔形成部３５ｂを設けるための開口部３５ｃが設けられており、貫通孔形成部３５ｂは、この開口部３５ｃ内に、低誘電率誘電体層３５と間隔を設けて配設され、例えば、四隅においてビス３６によって、梁部材１６に固定されている。これによって、低誘電率誘電体層３５が熱膨張を起こした際に、貫通孔３５ａの位置がガス供給孔１９ａとずれないようになっている。本実施形態においては４本のビスにより貫通孔形成部３５ｂを固定しているが、貫通孔形成部３５ｂを梁部材１６に固定することができればビスの本数は４本に限定されない。
【００３１】
図１に示すように、梁部材１６の中央に接続された管状のサスペンダ８ａ内には、支持梁１６内のガス流路１９に連通するガス供給管２０ａが配設されている。ガス供給管２０ａは、連結板１１及び処理チャンバーの１の天井を貫通し、処理チャンバー１外に配設された処理ガス供給源２０に接続されている。プラズマ処理中は、処理ガスが、処理ガス供給源２０からガス供給管２０ａを介して、梁部材１６内に供給され、更に、その下面のガス供給孔１９ａ、貫通孔３５ａ、貫通孔１２ｃを通って処理室５内に放出される。
【００３２】
アンテナ室４内には、誘電体窓部材３に面するように、誘電体窓構造２上に配設された高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。図６に示すように、高周波アンテナ１３は、誘電体窓構造２上の部分が正方形若しくは矩形の角形渦巻き状をなす平面型のコイルアンテナからなる。高周波アンテナ１３は、渦巻きの中心端部が処理チャンバー１の天井の略中央から導出され、図１に示す整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。一方、渦巻きの外側端部は処理チャンバー１に接続され、接地されている。
【００３３】
プラズマ処理中、高周波電源１５からは、プラズマ生成用の所定周波数の高周波電力、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が高周波アンテナ１３へ供給される。高周波アンテナ１３により、処理室５内に誘導電磁界が形成され、この誘導電磁界により、梁部材１６から供給された処理ガスがプラズマ化される。
【００３４】
誘電体窓部材３を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、処理室５内にはＬＣＤガラス基板ＬＳを載置するための載置台（サセプタ）２２が配設されている。サセプタ２２は、導電性材料、例えばアルミニウム製の部材からなり、その表面は、汚染物が発生しないように、陽極酸化処理されている。サセプタ２２の周囲には基板ＬＳを固定するためのクランプ２３が配設されている。基板ＬＳがサセプタ２２上の所定位置に配置された時、梁部材１６の十字形状の中心は、基板ＬＳの中心と一致するようになっている。なお、ガラス基板ＬＳを載置台に固定する手段としては、前述のクランプに限定されず、例えば、クーロン力若しくはジョンソンラーベック力により静電吸着する静電チャックを用いてもよい。
【００３５】
サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収納され、更に、中空の支柱２５上に支持されている。支柱２５は処理チャンバー１の底部を気密に貫通し、処理チャンバー１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持されている。サセプタ２２は、基板ＬＳのロード／アンロード時に、この昇降機構により上下方向に駆動される。
【００３６】
サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と処理チャンバー１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設され、これにより、処理室５内の気密性が確保されている。また、処理室５の側部には、基板ＬＳをロード／アンロードする際に使用されるゲートバルブ２７が配設されている。
【００３７】
サセプタ２２は、中空の支柱２５内に配置された給電棒により、整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。プラズマ処理中、高周波電源２９からは、バイアス用の高周波電力、例えば３．２ＭＨｚの高周波電力がサセプタ２２に印加される。このバイアス用の高周波電力は、処理室５内で励起されたプラズマ中のイオンを効果的に基板ＬＳに引込むために使用される。
【００３８】
更に、サセプタ２２内には、基板ＬＳの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサとが配設されている（いずれも図示せず）。これ等の機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して処理チャンバー１外に導出されている。
【００３９】
処理室５の底部には、排気管３０ａを介して、真空ポンプなどを含む真空排気機構３０が接続されている。この真空排気機構３０により、処理室５内が排気されると共に、プラズマ処理中、処理室５内が真空雰囲気、例えば１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）の圧力雰囲気に設定及び維持される。
【００４０】
次に、上記構成のプラズマエッチング装置を用いて、ＬＣＤガラス基板ＬＳに対してプラズマエッチング処理を施す場合について説明する。
【００４１】
まず、ゲートバルブ２７を通して搬送機構により基板ＬＳをサセプタ２２の載置面に載置した後、クランプ２３により基板ＬＳをサセプタ２２に固定する。次に、処理室５内に処理ガス供給源２０からエッチングガス（例えばＳＦ６ガス）を含む処理ガス吐出させると共に、排気管３０ａを介して処理室５内を真空引きすることにより、処理室５内を例えば１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）の圧力雰囲気に維持する。
【００４２】
次に、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ１３に印加することにより、誘電体窓構造２を介して処理室５内に均一な誘導電磁界を形成する。かかる誘導電磁界により、処理室５内で処理ガスがプラズマ化され、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源２９からサセプタ２２に対して印加される３．２ＭＨｚの高周波電力によって、基板ＬＳに効果的に引込まれ、基板ＬＳに対して均一なエッチング処理が施される。
【００４３】
このようなエッチング処理の際、本実施形態のプラズマエッチング装置では、梁部材１６とアルミナ製の誘電体保護カバー１２との間に低誘電率誘電体層３５が介在した構造となっているので、梁部材１６と処理室５内のプラズマの間の電位差が低誘電率誘電体層３５にも分散され、プラズマと誘電体保護カバー１２の表面との電位差が低減する。これによって、梁部材１６の下方の空間に新たなプラズマが発生する可能性を低減することができ、梁部材１６の部分の誘電体保護カバー１２が局所的に多く消耗することを抑制することができる。
【００４４】
図７は、本実施形態における誘電体窓構造２の部分の構成を拡大して模式的に示すものである。図７に示すように、梁部材１６の下部に配設された誘電体保護カバー１２（アルミナ製）の厚みをＤｃ、誘電率をεｃとし、低誘電率誘電体層３５（テフロン（登録商標）製）の厚みをＤｔ、誘電率をεｔとすると、単位面積Ｓあたりの誘電体保護カバー１２のインピーダンスＺｃと低誘電率誘電体層３５のインピーダンスＺｔとの合成インピーダンスＺｃ＋Ｚｔは、以下の式で求められる。
Ｚｔ＋Ｚｃ＝（１／ｊωＳ）×｛（Ｄｔ／εｔ）＋（Ｄｃ／εｃ）｝
ここで、アルミナの誘電率εｃは、約１０であり、テフロン（登録商標）の誘電率εｔは約２であるので、これらの厚みが等しく、Ｄｔ=Ｄｃとすると、
Ｚｔ＋Ｚｃ＝（１／ｊωＳ）×（Ｄｃ／εｃ）×６
となり、低誘電率誘電体層３５を設けない場合の約６倍のインピーダンスとすることができる。なお、低誘電率誘電体層３５を設けずに、単に誘電体保護カバー１２（アルミナ製）の厚みをＤｃを２倍とした場合は、インピーダンスは２倍となる。また、誘電率が約４の石英製の低誘電率誘電体層３５とした場合は、インピーダンスは約３．５倍となる。
【００４５】
図９及び図１０は、上記の実施形態における低誘電率誘電体層３５の効果を調査した結果を示すものである。この調査では、シリコンウエハを誘電体保護カバー１２に貼り付けて、以下の条件で１０分間プラズマを発生させ、シリコンウエハが削られた量（エッチング量）を各位置にて計測した結果を各位置に数値で示しており、図９は低誘電率誘電体層３５が有る場合、図１０は低誘電率誘電体層３５が無い場合を示している。
【００４６】
（エッチング条件）
圧力：０．９３Ｐａ（７ｍTorr）
高周波電力（メイン／バイアス）：３ｋＷ／３ｋＷ
ガス種及びガス流量：Ｃｌ２＝５００ｓｃｃｍ
【００４７】
図１０に示すように、低誘電率誘電体層３５が無い場合、梁部材１６の部分のシリコンウエハが、３００ｎｍ〜８００ｎｍ削られていた。この場合、シリコンウエハの削られた量の全体の平均値は２５４ｎｍであり、梁部材１６の部分の平均値は２５４．０ｎｍであった。
【００４８】
これに対して、図９に示すように、低誘電率誘電体層３５を設けた上記実施形態では、梁部材１６の部分のシリコンウエハの削られた量を、最大で１８．４ｎｍに減少させることができ、シリコンウエハの削られた量の全体の平均値は７．９ｎｍであり、梁部材１６の部分の平均値は６．３ｎｍであった。
【００４９】
この結果から、低誘電率誘電体層３５を設けた上記実施形態では、梁部材１６の部分に新たなプラズマが発生することを抑制することができ、これによって、梁部材１６の部分の誘電体保護カバー１２が局部的に削られて消耗することを抑制することができることが分かった。したがって、上記実施形態では、誘電体保護カバー１２の長寿命化により生産性の向上を図ることができる。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは、勿論である。例えば、上記実施形態は、梁部材１６の部分のみから処理室５内に処理ガスを供給するように構成されているが、梁部材１６の部分のみではなく、梁部材１６以外の部分からも処理室５内に処理ガスを供給するように構成することができる。この場合、誘電体窓部材３の所望位置に開口部を設け、この開口部に前述した管状のサスペンダ８ａと同様に構成されたガスの供給構造を設ければよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、サスペンダ８ａ、８ｂは、処理チャンバー１の天井即ちアンテナ室４の天井に支持された構成となっているが、例えば、処理室５の上方に上方枠（overhead frame）を配設し、ここに、サスペンダ８ａ、８ｂを取付けるようにしてもよい。このような構成は、例えば、高周波アンテナ１３を包囲するアンテナ室４を設けない場合に用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１……処理チャンバー、２……誘電体窓構造、３……誘電体窓部材、３ａ……分割窓部材、４……アンテナ室、５……処理室(処理空間)、１２……誘電体保護カバー、１３……高周波アンテナ、１６……梁部材、３５……低誘電率誘電体層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板を処理する処理空間を画成する処理チャンバーと、
前記処理チャンバーに配設され前記処理空間と外部とを仕切る誘電体窓と、
前記誘電体窓の外側に配設され、高周波電力の印加により前記誘電体窓を介して前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、
を具備したプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は、
前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、
前記窓部材を支持するための梁部材と、
前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、
少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層と
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘電体保護カバーがアルミナまたは石英から構成され、前記低誘電率誘電体層がポリテトラフルオロエチレンから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置であって、
前記梁部材は、前記処理空間側の面に開口する１又は複数のガス孔を有し、
前記低誘電率誘電体層は、前記ガス孔に対応した貫通孔を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置であって、
前記低誘電率誘電体層は、前記貫通孔を有する貫通孔形成部と、他の部分とが分離され、前記貫通孔形成部は前記ガス孔を有する前記梁部材の部分に固定されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
前記窓部材と前記誘電体保護カバーとの間に、前記低誘電率誘電体層が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
前記窓部材は、複数に分割された分割窓部材からなり、各分割窓部材は、前記梁部材の部分で隣接するよう配設されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理空間の外部に配設された高周波アンテナに高周波電力を供給し、前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させて基板の処理を行うプラズマ処理装置の処理チャンバーに、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間を仕切るように配設されるプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、
前記窓部材を支持するための梁部材と、
前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、
少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層と
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項８】
請求項７記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記誘電体保護カバーがアルミナまたは石英から構成され、前記低誘電率誘電体層がポリテトラフルオロエチレンから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項９】
請求項７又は８記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記梁部材は、前記処理空間側の面に開口する１又は複数のガス孔を有し、
前記低誘電率誘電体層は、前記ガス孔に対応した貫通孔を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記低誘電率誘電体層は、前記貫通孔を有する貫通孔形成部と、他の部分とが分離され、前記貫通孔形成部は前記ガス孔を有する前記梁部材の部分に固定されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１１】
請求項７〜１０いずれか１項記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記窓部材と前記誘電体保護カバーとの間に、前記低誘電率誘電体層が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１２】
請求項７〜１１いずれか１項記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記窓部材は、複数に分割された分割窓部材からなり、各分割窓部材は、前記梁部材の部分で隣接するよう配設されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１】
内部に基板を処理する処理空間を画成する処理チャンバーと、
前記処理チャンバーに配設され前記処理空間と外部とを仕切る誘電体窓と、
前記誘電体窓の外側に配設され、高周波電力の印加により前記誘電体窓を介して前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、
を具備したプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は、
前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、
前記窓部材を支持するための梁部材と、
前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、
少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層と
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘電体保護カバーがアルミナまたは石英から構成され、前記低誘電率誘電体層がポリテトラフルオロエチレンから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置であって、
前記梁部材は、前記処理空間側の面に開口する１又は複数のガス孔を有し、
前記低誘電率誘電体層は、前記ガス孔に対応した貫通孔を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置であって、
前記低誘電率誘電体層は、前記貫通孔を有する貫通孔形成部と、他の部分とが分離され、前記貫通孔形成部は前記ガス孔を有する前記梁部材の部分に固定されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
前記窓部材と前記誘電体保護カバーとの間に、前記低誘電率誘電体層が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
前記窓部材は、複数に分割された分割窓部材からなり、各分割窓部材は、前記梁部材の部分で隣接するよう配設されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理空間の外部に配設された高周波アンテナに高周波電力を供給し、前記処理空間に誘導結合プラズマを発生させて基板の処理を行うプラズマ処理装置の処理チャンバーに、前記処理空間と前記高周波アンテナとの間を仕切るように配設されるプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記処理空間と前記高周波アンテナとの間に介在するように配設され、誘電体からなる窓部材と、
前記窓部材を支持するための梁部材と、
前記窓部材の前記処理空間側の面、及び、前記梁部材の前記処理空間側の面を覆いプラズマから保護する誘電体保護カバーと、
少なくとも、前記梁部材と前記誘電体保護カバーとの間に設けられ、前記保護カバーの誘電率よりも低い誘電率を有する材料で形成された低誘電率誘電体層と
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項８】
請求項７記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記誘電体保護カバーがアルミナまたは石英から構成され、前記低誘電率誘電体層がポリテトラフルオロエチレンから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項９】
請求項７又は８記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記梁部材は、前記処理空間側の面に開口する１又は複数のガス孔を有し、
前記低誘電率誘電体層は、前記ガス孔に対応した貫通孔を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記低誘電率誘電体層は、前記貫通孔を有する貫通孔形成部と、他の部分とが分離され、前記貫通孔形成部は前記ガス孔を有する前記梁部材の部分に固定されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１１】
請求項７〜１０いずれか１項記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記窓部材と前記誘電体保護カバーとの間に、前記低誘電率誘電体層が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【請求項１２】
請求項７〜１１いずれか１項記載のプラズマ処理装置の誘電体窓構造であって、
前記窓部材は、複数に分割された分割窓部材からなり、各分割窓部材は、前記梁部材の部分で隣接するよう配設されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の誘電体窓構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５８６２２（Ｐ２０１１−２５８６２２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９６５３（Ｐ２０１０−１２９６５３）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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