JP2007059782A - スペーサー部材およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を有する壁部を備えた容器について、装置構成の複雑化をもたらすことなく壁部を介しての導電性を確保した上で十分な断熱性を図ることができるスペーサー部材を提供すること。
【解決手段】導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに上下に対向して配置された上部容器１ａと下部容器１ｂを有する処理容器１と、処理容器１内に、被処理体であるウエハＷに対してプラズマ処理を施すためのプラズマを生成するプラズマ生成機構５とを有するプラズマ処理装置において、上部容器１ａと下部容器１ｂの間の対向面１０，１１に介装されるリング状のスペーサー部材３は、上部容器１ａおよび下部容器１ｂを断熱するための断熱部３３と、上部容器１ａおよび下部容器１ｂの電気伝導を確保するように設けられた導電部材３０とを一体的に具備する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、導電性を有する壁部を備えた互いに対向する第１および第２の容器部を有する容器、例えば、被処理体にプラズマ処理等の処理を施す処理装置の処理容器において、第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材、およびこのスペーサー部材を具備したプラズマ処理装置に関する。

半導体や液晶ディスプレイ等の製造においては、半導体ウエハやガラス基板等の基板にプラズマを用いてエッチングや成膜などの所定の処理を施すプラズマ処理装置が用いられている。

このようなプラズマ処理装置の一例として、基板が載置される載置台が設けられた処理容器内に、マイクロ波発生機構で発生されたマイクロ波をラジアルラインスロットアンテナ（Radial Line Slot Antenna）によって拡散させて導入し、このマイクロ波によって高密度にプラズマ化された処理ガスを、シャワープレートを介して処理容器内の基板に供給し、基板上に所定の膜を成膜するＲＬＳＡ方式のプラズマＣＶＤ成膜装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−９３７３７号公報

ところで、このようなＲＬＳＡ方式のプラズマＣＶＤ成膜装置においては、処理容器の上部はラジアルラインスロットアンテナから拡散されるマイクロ波によって加熱され高温になり、処理ガス温度を所定の温度に制御する観点等から冷却水によって、例えば２００℃程度に保持されるが、成膜する膜の種類によっては、処理容器の下部はこのような高温に保持する必要はなく、例えば８０℃程度という比較的低温に保持すれば、耐熱性や熱膨張の観点から２００℃程度の高温の場合よりもコスト的に有利である。

しかしながら、処理容器は、安全性の観点から接地ラインを確保するため、およびメタルコンタミネーションを排除するためにアルミニウムが多用されており、アルミニウムは熱伝導性が良好であるため、処理容器の上部の温度が２００℃という高温になると、処理容器の下部も同程度の温度となってしまう。

処理容器の下部をより低温にする観点からは、処理容器の上部と下部とを断熱することが考えられるが、断熱材として樹脂を用いる場合には導電性がないため接地ラインを確保することができないという問題点がある。比較的熱伝導性の低いステンレス鋼等を使用して導電性を確保することも考えられるが、断熱性が必ずしも十分とは言えない。このため処理容器の上部と下部とを断熱した上でこれらの間の導電性を確保するためには装置構成が複雑になってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、上記処理容器等の導電性を有する壁部を備えた容器について、装置構成の複雑化をもたらすことなく、壁部を介しての導電性を確保した上で十分な断熱性を図ることができるスペーサー部材、およびこのスペーサー部材を用いたプラズマ処理装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、導電性を有する壁部を備え、互いに対向して設けられた第１および第２の容器部を有する容器において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材を提供する。

また、本発明は、導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに互いに対向して設けられた第１および第２の容器部を有する処理容器と、前記処理容器内の被処理体に所定の処理を施す処理機構とを有する処理装置において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材を提供する。

さらに、本発明は、導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに上下に対向して配置された第１および第２の容器部を有する処理容器と、前記処理容器内に、被処理体に対してプラズマ処理を施すためのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有するプラズマ処理装置において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材を提供する。

上記スペーサー部材は、前記プラズマ生成機構として、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、マイクロ波を前記処理容器に導く導波路と、前記導波路からのマイクロ波を透過させる透過孔を有するアンテナと、前記処理容器にプラズマを生成するための処理ガスを導入する処理ガス導入機構とを有し、上部に配置された前記第１の容器部にマイクロ波が導入されるとともに、処理ガスが導入されてプラズマが生成され、下部に配置された前記第２の容器部に被処理体が配置されるものを用いた場合に有効である。

以上の本発明に係るスペーサー部材において、前記導電部材は、前記第１の容器部および第２の容器部の前記対向面に接触する一対の接触部と、前記接触部同士を連結する連結部とを有し、前記断熱部は、前記連結部に隣接して設けられており、前記連結部のリング軸方向に垂直な断面の断面積は、対応する前記断熱部のリング軸方向に垂直な断面の断面積よりも小さいものが好適である。また、前記連結部は、リング軸方向に沿って薄板状に形成され、前記接触部は、前記連結部の外周側に突出するフランジ状をなし、前記第１および第２の容器部の対向面に面接触するように構成することが好ましい。さらに、前記導電部材はアルミニウムで形成され、前記連結部が前記断熱部の内周側に配されて内周面を形成し、前記連結部が前記処理容器の内壁の一部をなしていることが好ましい。さらにまた、前記断熱部は、前記連結部に隣接する空間により構成されていることが好ましい。この場合に、前記接触部の間には、前記導電部材よりも低い熱伝導性を有し、前記連結部の変形を防止する補強部材が設けられていることが好ましく、前記補強部材は、冷却機構を有し、前記冷却機構により冷却可能に構成することができる。前記補強部材はステンレス鋼または樹脂材料で形成することができる。

さらにまた、本発明は、導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに上下に対向して配置された第１および第２の容器部を有する処理容器と、前記処理容器内に、被処理体に対してプラズマ処理を施すためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材とを具備するプラズマ処理装置であって、前記スペーサー部材は、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。

この場合に、前記プラズマ生成機構として、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、マイクロ波を前記処理容器に導く導波路と、前記導波路からのマイクロ波を透過させるアンテナと、前記処理容器にプラズマを生成するための処理ガスを導入する処理ガス導入機構とを有し、上部に配置された前記第１の容器部にマイクロ波が導入されるとともに、処理ガスが導入されてプラズマが生成され、下部に配置された前記第２の容器部に被処理体が配置されるものを用いることができる。

本発明によれば、導電性を有する壁部を備えた互いに対向する第１および第２の容器部を有する容器、例えば、被処理体にプラズマ処理等の処理を施す処理装置の処理容器において、第１および第２の容器部の間の対向面に、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備するリング状のスペーサー部材を介装するようにしたので、簡単な構成により、第１容器部と第２容器部の導電性を確保しつつ断熱することができる。このため、このようなスペーサー部材を処理装置、例えばプラズマ処理装置の処理容器に用いることにより、容器を介しての接地ライン等、電気的導通を確保しつつ、比較的温度の高い容器部と、温度を高くする必要のない容器部とを断熱して、両者を適切な温度に確保することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るスペーサー部材が適用されたプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。

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）にて処理容器内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、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。

プラズマ処理装置１００は、プラズマが生成されるプラズマ生成部として機能する上部容器（第１の容器部）１ａと被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを収容する下部容器１ｂとを有する処理容器１と、上部容器１ａでプラズマを生成するプラズマ生成機構５を備えている。プラズマ生成機構５は、マイクロ波発生部５２、マイクロ波放出部５１、ならびに第１および第２のガス供給機構７１および７２を有している。

処理容器１は、アルミニウム材料等のコンタミネーションの懸念がない金属材料で形成されている。

下部容器１ｂは、接地されており、上部が開口して上部容器１ａとの対向面１０を有しており、底面部の中央部に貫通穴１２を有している。また、下部容器１ｂの側壁部には排気管１４が設けられ、この排気管１４は、高速真空ポンプを含む排気装置１５に接続されている。そして、排気装置１５を作動させることにより、チャンバー１内のガスが排気管１４を介して排気され、処理容器１内を所定の真空度にまで高速に減圧することが可能となっている。

また、下部容器１ｂの側壁部には、例えば排気管１４と対向するように、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の搬入出を行なうための搬入出口１６が形成されているとともに、この搬入出口１６を開閉するゲートバルブ１７が設けられている。

上部容器１ａは、下部が開口して下部容器１ｂの対向面１１を有しており、また上部も開口しており、その開口部にマイクロ波放出部５１が臨むように構成されている。上部容器１ａの内部空間はプラズマ生成空間Ｓとなっており、プラズマ生成空間Ｓの下方には、第１および第２のシャワープレート５４ａおよび５４ｂが水平に配置されており、上側の第１のシャワープレート５４ａの上方には第１のガス導入口７３が開口されており、第１のシャワープレート５４ａと下側の第２のシャワープレート５４ｂとの間には第２のガス導入口７４が開口されている。第１のガス導入口７３には、上部容器１ａの壁部に形成された第１のガス導入路７５および第１のガス配管７７を介して第１のガス供給機構７１が接続されており、第２のガス導入口７４には、上部容器１ａの壁部に形成された第２のガス導入路７６および第２のガス配管７８を介して第２のガス供給機構７２が接続されている。なお、第１のガス供給機構７１からはＡｒガス等のプラズマ生成ガスが供給され、第２のガス供給機構７２からは成膜ガスが供給される。

第１のシャワープレート５４ａおよび第２のシャワープレート５４ｂは、サセプタ２と対向するように設けられており、石英、サファイア、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等のセラミックスの誘電体や、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン等で形成され、それぞれガス通過孔５４ｃおよび５４ｄが形成されている。

下部容器１ｂ内には、ＡｌＮ等のセラミックス材料で形成された、ウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２が設けられている。このサセプタ２は、チャンバー１外から貫通穴１２を貫通して上方に延びる、ＡｌＮ等のセラミックスからなる支柱部材２１により支持されている。支柱部材２１は、その下端部に設けられた駆動部２２により、上下に伸縮または進退可能であり、これにより、サセプタ２が所定の範囲内で昇降するように構成されている（図１の仮想線参照）。なお、チャンバー１の貫通穴１２には、支柱部材２１の伸縮または進退に追従して変形するベローズ１８の上端部が接続され、ベローズ１８の下端部は駆動部２２に接着されている。これにより貫通穴１２は密封されている。

サセプタ２の表面には、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）が突没可能に設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒーター２４が埋め込まれており、このヒーター２４は、ヒーター電源２５から給電されることによりサセプタ２を加熱して、その熱でウエハＷを加熱する。この際に、サセプタ２を所定の範囲で温度制御可能に構成されている。

下部容器１ｂの対向面１０と上部容器１ａの対向面１１との間には、本実施形態に係るリング状をなすスペーサー部材３が介装されている。下部容器１ｂと上部容器１ａとの間には、スペーサー部材３のさらに外側に、補助用スペーサー４０が介装されている。補助用スペーサー４０は、上部容器１ａと下部容器１ｂとの熱伝達を抑止するため、セラミックや樹脂等の熱伝導率の低い材料で形成されている。スペーサー部材３については後で詳細に説明する。

処理容器１の内周には、第２のシャワープレート部材５４ｂよりも下側に、石英からなるライナー１３が設けられている。

マイクロ波放出部５１は、下から順に、透過板５５、平面アンテナ部材５６、遅波材５７、シールド蓋体５８を有し、透過板５５は、上部容器１ａ上に設けられたアルミニウム材料等の金属製の環状支持部材５３により、サセプタ２と対向するように支持されている。透過板５５は、石英、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等のセラミックスなどの誘電体により形成され、マイクロ波を透過する。環状支持部材５３およびシールド蓋体５８は、上部容器１ａの天壁を構成する。

平面アンテナ部材５６は、環状支持部材５３により、サセプタ２と対向するように支持されている。平面アンテナ部材５６は、例えば、表面が金または銀メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、マイクロ波を放射するための多数のスロット孔５６ａ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。

例えば平面アンテナ部材５６上に載置された遅波材５７は、セラミック材料、またはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂のような樹脂材料で形成され、真空よりも大きい誘電率を有している。遅波材５７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ものである。

シールド蓋体５８は、アルミニウム材料等の金属材料で形成されており、平面アンテナ部材５６および遅波材５７を覆うように、環状支持部材５３により支持されている。シールド蓋体５８には冷媒流路５８ａが形成されており、この冷媒流路５８ａに冷却水等の冷却媒体を流通させることにより、シールド蓋体５８、遅波材５７、平面アンテナ部材５６、透過板５５が冷却される。これにより、上部容器１ａは２００℃程度の温度に制御される。

マイクロ波発生部５２は、一端部がシールド蓋体５８を貫通するように接続された導波管５９を有し、この導波管５９の他端部にはマッチング回路６０が接続され、マッチング回路６０にはマイクロ波発生機構６１が接続されて構成されている。これにより、マイクロ波発生機構６１で発生した、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管５９を介して平面アンテナ部材５６へ伝搬されるようになっている。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。

導波管５９は、シールド蓋体５８から上方へ延びる同軸導波管５９ａと、この同軸導波管５９ａの上端部にモード変換器５９ｂを介して接続された水平方向に延びる矩形導波管５９ｃとを有している。矩形導波管５９ｃと同軸導波管５９ａとの間のモード変換器５９ｂは、矩形導波管５９ｃ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５９ａの中心には内導体５９ｄが延在しており、内導体５９ｄは、その下端部において平面アンテナ部材５６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５９ａの内導体５９ｄを介して平面アンテナ部材５６へ放射状に効率よく均一に伝播され、平面アンテナ部材５６からプラズマ生成空間Ｓに均一に放射される。

次に、本実施形態に係るスペーサー部材３についてより詳細に説明する。
図２は本発明に係るスペーサー部材３の一部を切り欠いて示す斜視図であり、図３はプラズマ処理装置１００のスペーサー部材３が配置された部分を模式的に示す断面図ある。

リング状をなすスペーサー部材３は、上述したように、チャンバー１の下部容器１ｂの対向面１０および上部容器１ａの対向面１１に介装されており、良導電性を有する金属材料、例えばアルミニウム材料で形成された導電部材３０を有している。導電部材３０は、上部容器１ａの下側の対向面１１に接触する上側接触部３１ａと、下部容器１ｂの上側の対向面１０に接触する下側接触部３１ｂと、上側接触部３１ａおよび下側接触部３１ｂを連結する連結部３４とを有している。連結部３４は、薄板状をなし、スペーサー部材３の内周面３４ａを構成するようにリング状に設けられている。この内周面３４ａは、上部容器１ａの壁部および下部容器１ｂの壁部と連続して処理容器１の壁部の一部を構成している。上側接触部３１ａおよび下側接触部３１ｂはそれぞれ、連結部３４の上端部および下端部から外周側に突出するフランジ状に形成されており、上部容器１ａの対向面１１および下部容器１ｂの対向面１０に面接触するように構成されている。

上側接触部３１ａおよび下側接触部３１ｂ間には、導電部材３０よりも低い熱伝導率を有する材料、例えばステンレス材料または樹脂材料で形成された補強部材３２が設けられている。補強部材３２は、上部容器１ａおよびプラズマ生成機構５の荷重、ならびに処理容器１内の減圧時に作用する負圧による連結部３４の変形を防止するためのものであり、上側接触部３１ａに全周にわたって接する上側環状板部３２ａと、下側接触部３１ｂに全周にわたって接する下側環状板部３２ｂと、周方向に間隔を有して複数設けられた、上側環状板部３２ａの中央部および下側環状板部３２ｂの中央部を連結支持する連結支持部３２ｃとを有している。補強部材３２は、上側接触部３１ａの外端部の下方および下側接触部３１ｂの外端部の上方にそれぞれ突出して設けられた環状をなす環状突部３１ｄの内側部分に上側環状板部３２ａおよび下側環状板部３２ｂがそれぞれ嵌め込まれるようにして取り付けられている。

スペーサー部材３の連結部３４および上側および下側接触部３１ａ，３１ｂに囲まれた部分のうち、上記補強部材３２の他の部分は、連続した空間部となっており、この空間部が断熱部３３を構成する。すなわち、補強部材３２の連結支持部３２ｃの両側には環状をなす内周側空間３３ａと外周側空間３３ｂとが形成され、これらは隣り合う連結支持部３２ｃに形成された連通部３２ｄにより連続した空間部となり、この空間部が断熱部３３となる。

また、内周側環状空間３３ａおよび外周側環状空間３３ｂのリング軸方向に垂直な面で切断した場合の断面積の合計は、連結部３４のリング軸方向に垂直な面で切断した場合の断面積よりも大きくなるように構成されている。

なお、図４に示すように、補強部材３２には、例えば、その内部に冷却機構としての冷媒流路３２ｅを設け、冷媒流路３２ｅ内に水や空気等からなる冷却媒体を流通させることにより、スペーサー部材３を冷却するように構成してもよい。

上側接触部３１ａの上面には環状の収容溝３１ｅが形成され、この収容溝３１ｅ内にＯリング８１が収容され、これにより、スペーサー部材３の上側接触部３１ａと上部容器１ａの対向面１１とが気密にシールされる。また、下部容器１ｂの対向面１０にも環状の収容溝１０ａが形成され、この収容溝１０ａ内にＯリング８２が収容され、これにより、下部容器１ｂの対向面１０とスペーサー部材３の下側接触部３１ｂとが気密にシールされる。Ｏリング８１を収容する収容溝は、上部容器１ａの対向面１１に設けられていてもよく、Ｏリング８２を収容する収容溝は、下側接触部３１ｂの下面に設けられていてもよい。なお、上部容器１ａと環状支持部材５３との間、環状支持部材５３とシールド蓋体５８との間も、図示しないＯリングにより気密にシールされている。

このように構成されたプラズマ処理装置１００においては、以下のようにしてウエハＷに対してプラズマ処理が行われる。まず、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。

次に、排気装置１５を作動させ、チャンバー１内を所定の真空度にまで減圧する。そして、第１のガス供給機構７１から、Ａｒ、Ｋｒ、Ｈｅ等の希ガス、Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ_２等の酸化ガス、Ｎ_２、ＮＨ_３等の窒化ガスなどのプラズマ生成ガスを、所定の流量で第１のガス導入管７７、第１のガス導入路７５、第１のガス導入口７３を介して上部容器１ａのプラズマ生成空間Ｓに導入する。

この状態でマイクロ波発生機構６１からのマイクロ波を、マッチング回路６０を経て導波管５９に導き、矩形導波管５９ｃ、モード変換器５９ｂ、および同軸導波管５９ａを順次通過させ、内導体５９ｄを介して平面アンテナ部材５６に供給し、平面アンテナ部材５６のスロットから透過板５５を介してチャンバー１内に放射させる。マイクロ波は、矩形導波管５９ｃ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５９ｂでＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管５９ａ内を平面アンテナ部材５６に向けて伝搬されていく。平面アンテナ部材５６から透過板５５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内で電磁界が形成され、これにより上記プラズマ生成ガスがプラズマ化し、第１のシャワープレート５４ａおよび第２のシャワープレート５４ｂを通過して下部容器１ｂ内に導入する。

この状態で、第２のガス供給機構７２から、シリコン系ガス等の成膜ガスを、所定の流量で第２のガス配管７８、第２のガス導入路７６、第２のガス導入口７４を介して第１のシャワープレート５４ａと第２のシャワープレート５４ｂとの間に供給し、第２のシャワープレート５４ｂを介して下部容器１ｂ内に導入する。これにより、成膜ガスはプラズマ生成ガスのプラズマによってプラズマ化し、サセプタ２上のウエハＷに成膜される。

このプラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材５６の多数のスロット孔５６ａから放射されることにより、高密度、かつウエハＷ近傍では低エネルギーの低電子温度プラズマとなる。このようにして形成されるマイクロ波プラズマは、イオン等によるプラズマダメージが少ないものであるが、第１のシャワープレート５４ａおよび第２のシャワープレート５４ｂを通過することにより、プラズマ中の活性種（イオン等）のエネルギーがさらに減衰し、プラズマダメージを抑制したプラズマ処理が可能となる。

この場合に、プラズマ生成部である上部容器１ａは、マイクロ波により温度が上昇するが、冷媒流路５８ａによって冷却することにより、例えば約２００℃に制御される。一方、下部容器１ｂは温度を高くする必要はなく、経済性の観点等から、例えば８０℃程度の比較的低温にする要請があり、これらの要求温度の違いから上部容器１ａと下部容器１ｂとを断熱する必要がある。一方、プラズマ生成機構５では高電力が必要であり、安全のためプラズマ生成機構５から上部容器１ａおよび下部容器１ｂを経る接地ラインを形成する必要がある。

そこで、本実施形態では、これらの要請を満たすべく、下部容器１ｂと上部容器１ａとの間の対向面１０，１１の間にスペーサー部材３を介装する。スペーサー部材３は、その内部に存在する連通する空間部からなる断熱部３３を有するため、下部容器１ｂと上部容器１ａとの熱伝達が抑止され、これらが実質的に断熱される。すなわち、上述したように、スペーサー部材３の上側接触部３１ａおよび下側接触部３１ｂ間に設けられた内周側空間３３ａ、外周側空間３３ｂおよび連通部３２ｄが連続した空間部を形成し、これが断熱部３３を構成する。これにより、断熱材を用いた場合と比較しても優れた断熱効果を得ることができる。したがって、上述したように上部容器１ａと下部容器１ｂとで要求温度が異なっても、それぞれ所望の温度に制御することが可能である。

一方、スペーサー部材３は上部容器１ａと下部容器１ｂとを電気的に導通する導電部材３０を設けているので、プラズマ処理時において接地ラインを確保する等、上部容器１ａと下部容器１ｂとの間の電気伝導性を確保する要請を満足することができる。

導電部材３０はアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料を使用しているため、この導電部材３０を介して上部容器１ａと下部容器１ｂとの間の熱伝達が行われるが、導電部材３０の連結部３４が薄板上に形成され、その断面積が、内周側空間３３ａ、外周側空間３３ｂおよび連通部３２ｄにより構成される断熱部３３の断面積よりも十分に小さいため、上部容器１ａと下部容器１ｂとの間の断熱性を損なうことはほとんど生じない。

また、導電部材３０が、アルミニウム製であり、その連結部３４がスペーサー部材３の内周面３４ａを構成するようにリング状に設けられ、内周面３４ａは、上側容器１ａの壁部および下側容器１ｂの壁部と連続して処理容器１の壁部の一部を構成しているので、樹脂を用いた場合のように内壁部にパーティクルが発生することがなく、また、メタルコンタミネーションの懸念もない。

さらに、導電部材３０に対応して、補強部材３２がリング状または実質的にリング状に設けられているため、チャンバー１内の減圧時であっても、導電部材３０の連結部３４の変形を防止して、上部容器１ａを下部容器１ｂ上に安定して支持することができる。

さらにまた、補強部材３２は、熱伝導率の比較的低いステンレス材料または樹脂材料で形成されているため、上部容器１ａと下部容器１ｂとの間を断熱する機能も有する。

さらに、図４に示すように、補強部材３２内に冷媒流路３２ｅを設け、冷媒流路３２ｅ内に冷却媒体を流通させることにより、補強部材３２を冷却するように構成すれば、スペーサー部材３の断熱機能をより高めることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されるプラズマ成膜装置に適用した場合について示したが、同様の構成でエッチング等の他のプラズマ処理を行う場合にも適用可能であるし、また、このようなＲＬＳＡマイクロ波プラズマ方式のプラズマ処理装置に限らず、リモートプラズマ方式、誘導結合型プラズマ方式、ＥＣＲ方式、容量結合型プラズマ方式、表面反射波方式、マグネトロンプラズマ方式等のプラズマ処理装置等、他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、プラズマ処理装置に限らず、接地ラインを設ける等、上部容器と下部容器との間の電気伝導が要求され、かつこれらの間の断熱が要求される処理を行う処理装置において適用可能である。さらに、上部容器と下部容器との間の電気伝導が要求され、かつこれらの間の断熱が要求されるものであれば処理容器に限らない。

さらに、スペーサー部材の断熱部として空間部を用いたが、空間部の代わりに断熱材を用いてもよい。この場合には断熱材が補強材を兼ねることができる。また、導電部材の連結部をスペーサー部材の内周面を構成するようにしたが、これに限らず例えば外周面を構成するようにしてもよい。

プラズマ処理の内容としては、成膜処理に限らず、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、エッチング処理などの種々のプラズマ処理を対象とすることができる。また、処理対象も半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板等他の被処理体に適用することも可能である。

本発明は、処理装置、特にプラズマ処理装置において、処理容器を第１の容器部および第２の容器部の要求温度が異なる場合に、これらの断熱をとり、かつ接地ラインを確保する等の電気伝導性を確保する用途全般に適用可能である。

本発明に係るプラズマ処理装置を模式的に示す断面図。 本発明に係るスペーサー部材を切り欠いて示す斜視図。 プラズマ処理装置のスペーサー部材が配置された部分を模式的に示す断面図。 スペーサー部材の変更例を模式的に示す断面図。

符号の説明

１…処理容器
１ａ…上部容器
１ｂ…下部容器
３…スペーサー部材
５…プラズマ生成機構
１０，１１…対向面
３０…導電部材
３１ａ…上側接触部
３１ｂ…上側接触部
３２…補強部材
３２ｄ…連通部
３３…断熱部
３３ａ…内周側空間
３３ｂ…外周側空間
３４…連結部
５６…平面アンテナ部材（アンテナ）
５６ａ…スロット孔（透過孔）
５９…導波管（導波路）
６１…マイクロ波発生機構
７１…第１のガス供給機構
７２…第２のガス供給機構
１００…プラズマ処理装置
Ｗ…半導体ウエハ

Claims (13)

1. 導電性を有する壁部を備え、互いに対向して設けられた第１および第２の容器部を有する容器において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、
   前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材。
2. 導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに互いに対向して設けられた第１および第２の容器部を有する処理容器と、前記処理容器内の被処理体に所定の処理を施す処理機構とを有する処理装置において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、
   前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材。
3. 導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに上下に対向して配置された第１および第２の容器部を有する処理容器と、前記処理容器内に、被処理体に対してプラズマ処理を施すためのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有するプラズマ処理装置において、前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材であって、
   前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするスペーサー部材。
4. 前記プラズマ生成機構は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、マイクロ波を前記処理容器に導く導波路と、前記導波路からのマイクロ波を透過させる透過孔を有するアンテナと、前記処理容器にプラズマを生成するための処理ガスを導入する処理ガス導入機構とを有し、上部に配置された前記第１の容器部にマイクロ波が導入されるとともに、処理ガスが導入されてプラズマが生成され、下部に配置された前記第２の容器部に被処理体が配置されることを特徴とする請求項３に記載のスペーサー部材。
5. 前記導電部材は、前記第１の容器部および第２の容器部の前記対向面に接触する一対の接触部と、前記接触部同士を連結する連結部とを有し、
   前記断熱部は、前記連結部に隣接して設けられており、
   前記連結部のリング軸方向に垂直な断面の断面積は、対応する前記断熱部のリング軸方向に垂直な断面の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスペーサー部材。
6. 前記連結部は、リング軸方向に沿って薄板状に形成され、前記接触部は、前記連結部の外周側に突出するフランジ状をなし、前記第１および第２の容器部の対向面に面接触することを特徴とする請求項５に記載のスペーサー部材。
7. 前記導電部材はアルミニウムで形成され、前記連結部が前記断熱部の内周側に配されて内周面を形成し、前記連結部が前記処理容器の内壁の一部をなしていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のスペーサー部材。
8. 前記断熱部は、前記連結部に隣接する空間により構成されていることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のスペーサー部材。
9. 前記接触部の間には、前記導電部材よりも低い熱伝導性を有し、前記連結部の変形を防止する補強部材が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のスペーサー部材。
10. 前記補強部材は、冷却機構を有し、前記冷却機構により冷却可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載のスペーサー部材。
11. 前記補強部材はステンレス鋼または樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のスペーサー部材。
12. 導電性を有する壁部を備え、被処理体を収容するとともに上下に対向して配置された第１および第２の容器部を有する処理容器と、
    前記処理容器内に、被処理体に対してプラズマ処理を施すためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、
    前記第１および第２の容器部の間の対向面に介装されるリング状のスペーサー部材と
    を具備するプラズマ処理装置であって、
    前記スペーサー部材は、前記第１および第２の容器部を断熱するための断熱部と、前記第１および第２の容器部の電気伝導を確保するように設けられた導電部材とを一体的に具備し、前記第１および第２の容器部の間の電気伝導を確保しつつ、これらを断熱することを特徴とするプラズマ処理装置。
13. 前記プラズマ生成機構は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、マイクロ波を前記処理容器に導く導波路と、前記導波路からのマイクロ波を透過させるアンテナと、前記処理容器にプラズマを生成するための処理ガスを導入する処理ガス導入機構とを有し、上部に配置された前記第１の容器部にマイクロ波が導入されるとともに、処理ガスが導入されてプラズマが生成され、下部に配置された前記第２の容器部に被処理体が配置されることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。

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