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WO2009150970A1 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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WO2009150970A1
WO2009150970A1 PCT/JP2009/060127 JP2009060127W WO2009150970A1 WO 2009150970 A1 WO2009150970 A1 WO 2009150970A1 JP 2009060127 W JP2009060127 W JP 2009060127W WO 2009150970 A1 WO2009150970 A1 WO 2009150970A1
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WO
WIPO (PCT)
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dielectric plate
metal
plasma
metal film
plasma processing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2009/060127
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴弘 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32238—Windows

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for generating plasma using a microwave and performing plasma processing on an object to be processed.
  • it relates to surface treatment of a dielectric plate.
  • a microwave plasma processing apparatus has been proposed as one of plasma processing apparatuses for performing a film forming process or an etching process on an object to be processed using plasma.
  • Microwaves used in this apparatus are output from a microwave source, are transmitted through a dielectric plate provided on the ceiling surface of the apparatus, and are emitted into the processing container. The electric field energy of the emitted microwave is consumed to excite the gas, thereby generating a low-temperature and high-density plasma.
  • the dielectric plate is provided so as to close the opening on the ceiling surface of the processing container, and also has a function of blocking the inside of the processing container maintained at a desired degree of vacuum from the atmosphere (see Patent Document 1).
  • the ceiling portion of the processing container is closed with a dielectric plate, and an O-ring is disposed on the contact surface between the dielectric plate and the processing container (lid body), thereby Shut off the outside.
  • the inside of a container can be hold
  • the dielectric when microwaves are transmitted through the rectangular waveguide 900 and transmitted through the dielectric plate 905 and placed in the processing container, the dielectric It also propagates to the O-ring 915 provided on the contact surface between the body plate 905 and the lid 910. For this reason, the O-ring 915 needs to have microwave resistance (for example, heat resistance and low dielectric loss tangent), and generally has low dielectric loss tangent characteristics in order to suppress microwave energy loss. Elastomeric material is used as the O-ring.
  • the atmosphere enters the processing container through the O-ring 915, lowers the quality of the atmosphere in the processing container, and makes it difficult to control the degree of vacuum in the processing container. It becomes a factor.
  • the elastomer material is expensive, the cost is increased.
  • inexpensive fluoropolymers such as vinylidene fluoride (FKM) have a higher dielectric loss tangent than elastomer materials, so microwave energy loss is large, and because they are weak against heat, they are damaged when heated by microwaves, and seal The function as a material is reduced.
  • the design value of the microwave transmission path is determined in advance in consideration of the microwave transmission efficiency without gaps.
  • the O-ring 915 is disposed to A gap of 0.1 mm or less is generated between the lid and the lid. Therefore, during the process, the microwave wavelength and speed change due to gaps created during processing, so the actual impedance change differs from the design value, and the microwave is reflected from the plasma side. It becomes large and the supply efficiency of microwave energy deteriorates.
  • an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method in which a dielectric plate is subjected to surface treatment.
  • a processing vessel in which plasma is excited inside a desired vacuum state, and a microwave for exciting the plasma in the processing vessel are supplied. And a dielectric plate facing the inside of the processing vessel and transmitting the microwave supplied from the microwave source into the processing vessel, and at least a vacuum and an atmosphere of the dielectric plate.
  • a plasma processing apparatus is provided in which the surface for blocking is covered with a metal film or a metal composite film.
  • the microwave transmission path of the dielectric plate 305 is inside the metal film 305a for the portion covered with the metal film 305a.
  • the microwave transmission path of the dielectric plate 305 and the O-ring 325 are blocked by the metal film 305a. Therefore, it is not necessary to use an expensive material having a low dielectric loss tangent characteristic in consideration of microwave resistance for the O-ring 325, so that an inexpensive O-ring can be used and the cost is reduced.
  • gas permeability is improved.
  • the quality of the atmosphere in the processing container can be improved, and the degree of vacuum in the container can be accurately controlled.
  • the surface of the dielectric plate 305 is covered with the metal film 305a, there is no gap between the dielectric plate 305 and the lid 300. Therefore, microwave transmission as designed can be realized in the actual process. Thereby, the reflection of the microwave from the plasma side can be minimized, and the energy supply efficiency to the plasma can be increased.
  • the metal film or metal composite film may be made of the same material as the processing container (lid). If the same material is used, distortion due to a difference in thermal expansion does not occur, and the adhesion between the dielectric plate 305 and the lid 300 can be improved.
  • the metal film or the metal composite film may cover a portion of the dielectric plate surface other than a portion where microwaves are incident and emitted. According to this, the microwave transmission path of the dielectric plate can be defined by the metal film. As a result, it is possible to prevent the microwave from entering the gap near the dielectric plate and generating an abnormal discharge as well as protecting the O-ring.
  • the metal film or the metal composite film may be a substance containing a metal having an electric resistance of 37.7 ⁇ 10 6 / m ⁇ or more.
  • the metal film may be formed of at least one of aluminum, gold, silver, copper, or nickel.
  • the metal composite film may be formed of metal and ceramics, or metal and resin.
  • ceramics are mixed in the metal is to relieve the thermal expansion difference between the dielectric plate and the metal.
  • the reason why the resin is mixed into the metal is to relieve the difference in thermal expansion between the dielectric plate and the metal and relieve the stress.
  • the metal film may be formed through a step of immersing the dielectric plate in a molten metal film solution and pulling it up at a speed of 10 mm / sec or less. Thereby, the state of the metal film surface can be controlled.
  • the desired thickness of the metal film may be formed in the range of 10 ⁇ m to 100 mm.
  • a plurality of the dielectric plates may be provided at equal intervals in a state facing the inside of the processing container.
  • At least a vacuum and an atmosphere of a dielectric plate that outputs a microwave from a microwave source and faces the inside of a processing vessel in a desired vacuum state.
  • the output microwave is transmitted into the metal film or the metal composite film of the dielectric plate, and the transmitted microwave is
  • a plasma processing method is provided in which plasma is generated by being discharged into a processing container, and a desired plasma processing is performed on an object to be processed using the generated plasma.
  • microwave transmission path of the dielectric plate and the O-ring are blocked by the metal film or the metal composite film, an inexpensive O-ring can be used and gas permeability is improved.
  • microwave transmission can be realized as designed, and energy supply efficiency can be increased.
  • the O-ring can be protected by the surface treatment of the dielectric plate.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional view of the apparatus.
  • the microwave plasma processing apparatus 100 has a processing container 10 for plasma processing a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate G”) inside.
  • the processing container 10 includes a container body 200 and a lid body 300.
  • the container body 200 has a bottomed cubic shape with an upper portion opened, and the opening is closed by a lid 300.
  • An O-ring 205 is provided on the contact surface between the container main body 200 and the lid body 300, whereby the container main body 200 and the lid body 300 are sealed, and the processing chamber U is formed.
  • the container body 200 and the lid body 300 are made of, for example, a metal such as aluminum and are electrically grounded.
  • a susceptor 105 (stage) for placing the substrate G is provided inside the processing container 10.
  • the susceptor 105 is made of, for example, aluminum nitride, and a power feeding unit 110 and a heater 115 are provided therein.
  • a high frequency power source 125 is connected to the power feeding unit 110 via a matching unit 120 (for example, a capacitor). Further, a high-voltage DC power supply 135 is connected to the power feeding unit 110 via a coil 130. The high frequency power supply 125 and the high voltage DC power supply 135 are grounded.
  • the power feeding unit 110 applies a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 10 by the high frequency power output from the high frequency power supply 125.
  • the power feeding unit 110 is configured to electrostatically attract the substrate G with a DC voltage output from the high-voltage DC power supply 135.
  • An AC power supply 140 provided outside the processing container 10 is connected to the heater 115, and the substrate G is held at a predetermined temperature by the AC voltage output from the AC power supply 140.
  • the susceptor 105 is supported by a support body 145, and a baffle plate 150 for controlling the gas flow in the processing chamber U to a preferable state is provided around the susceptor 105.
  • a gas discharge pipe 155 is provided at the bottom of the processing container 10, and the gas in the processing container 10 is discharged from the gas discharge pipe 155 using a vacuum pump (not shown) provided outside the processing container 10. As a result, the processing chamber U is depressurized to a desired degree of vacuum.
  • the lid 300 is provided with a plurality of dielectric plates 305, a plurality of metal electrodes 310, and a plurality of coaxial waveguides 315 internal conductors 315a.
  • the dielectric plate 305 is made of alumina.
  • the dielectric plates 305 are substantially square plates, and a plurality of dielectric plates 305 are arranged at equal intervals in a state facing the inner side of the lid 300.
  • a metal electrode 310 is provided at the tip of the internal conductor 315 a penetrating the dielectric plate 305 so as to be exposed to the substrate G side, and the dielectric plate 305 is held by the internal conductor 315 a and the metal electrode 310. ing.
  • a dielectric cover 320 is provided on the surface of the metal electrode 310 on the substrate side.
  • the inner conductor 315a is lifted toward the outside of the processing container 10 by using the elastic force of a spring member provided in the fixing mechanism 500.
  • the refrigerant supply source 700 is connected to the refrigerant pipe 705, and the refrigerant supplied from the refrigerant supply source 700 circulates in the refrigerant pipe 705 and returns to the refrigerant supply source 700 again, so that the processing container 10 is brought to a desired temperature.
  • the gas supply source 800 is introduced into the processing chamber from the gas flow path in the internal conductor 315a via the gas line 805.
  • 120 kW microwaves output from the two microwave sources 900 are located in parallel with the branching waveguide 905, the eight coaxial waveguide converters 605, the eight coaxial waveguides 620, and the back direction of FIG.
  • the coaxial waveguide 600, the branch plate 610, and the coaxial waveguide 315, which are connected to each of the seven branch coaxial tubes 670, are transmitted through the plurality of dielectric plates 305 and supplied to the processing chamber.
  • the microwaves emitted into the processing chamber U excite the processing gas supplied from the gas supply source 800, and a desired plasma processing is performed on the substrate G using the plasma generated thereby.
  • the metal film 305 a is coated on the contact surface between the dielectric plate 305 and the lid 300 among the upper surface of the dielectric plate 305.
  • the metal film 305a that blocks vacuum and air is covered with the metal film 305a.
  • An O-ring 325 is provided on the contact surface between the dielectric plate 305 and the lid 300 to block the vacuum space in the processing container from the outside under the atmosphere.
  • the microwave is transmitted through the coaxial waveguide 315 and is transmitted from the center of the upper surface of the dielectric plate 305 to the inside. At that time, the microwave cannot pass through the metal film 305a. That is, the microwave transmission path of the dielectric plate 305 and the O-ring 325 are blocked by the metal film 305a. As a result, the microwave is not transmitted to the O-ring 325 but is transmitted through the inside of the dielectric plate below the metal film 305a and released into the processing container. Therefore, it is not necessary to use an expensive material having a low dielectric loss tangent characteristic such as an elastomer material for the O-ring 325, and an inexpensive fluororubber O-ring can be used, thereby reducing the cost.
  • an expensive material having a low dielectric loss tangent characteristic such as an elastomer material for the O-ring 325, and an inexpensive fluororubber O-ring can be used, thereby reducing the cost.
  • the O-ring 325 from the elastomer material to the fluoro rubber as described above, the permeability of gas and oxygen can be improved. Thereby, the quality of the atmosphere in the processing container can be improved, and the degree of vacuum in the processing container can be accurately controlled.
  • the gap between the dielectric plate 305 and the lid 300 is eliminated by the metal film 305a. Therefore, microwave transmission as designed can be realized in the actual process. Thereby, the reflection of the microwave from the plasma side can be minimized, and the energy supply efficiency to the plasma can be increased.
  • the metal film 305a is formed of aluminum which is the same material as the lid 300 (processing container 10). If the same material is used, distortion due to a difference in thermal expansion does not occur, and the adhesion between the dielectric plate 305 and the lid 300 can be improved.
  • the metal film 305a is not limited to this, and may be a material containing a metal with low electrical resistance, such as gold, silver, copper, or nickel.
  • a metal composite film in which various ceramic reinforcing materials are combined in an aluminum alloy or metal silicon may be used as a material to be coated on the dielectric plate 305.
  • the reason why ceramics are mixed in the metal is to relieve the thermal expansion difference between the dielectric plate and the metal.
  • the reason why the resin is mixed into the metal is to relieve the difference in thermal expansion between the dielectric plate and the metal and relieve the stress.
  • the metal composite film may be formed of metal and ceramics, or metal and resin.
  • the metal film or the metal composite film is preferably a substance containing a metal having an electric resistance of 37.7 ⁇ 10 6 / m ⁇ or more.
  • the thermal expansion coefficient of aluminum is about 23.8 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the thermal expansion coefficient of alumina is about 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. Therefore, for example, a metal film or a metal composite film having a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficients of these materials between the processing vessel 10 formed of aluminum and the dielectric plate 305 formed of alumina.
  • the adhesion between the dielectric plate 305 and the processing container 10 can be enhanced. Thereby, the propagation of the microwave is not disturbed by the gap generated between the dielectric plate 305 and the processing container 10 and other members adjacent thereto, and the microwave can be stably guided into the processing container. .
  • an alumina plate preheated at a temperature of 650 ° C. is immersed in an aluminum liquid having a melting temperature of about 675 ° C., and 10 mm / sec. Pull up at the following speed. By controlling the pulling rate, the uniformity of the thickness of the surface of the metal film can be controlled.
  • the thickness of the metal film 305a is preferably about 10 ⁇ m to 10 mm. The reason will be described below.
  • the current density decreases in the depth direction from the surface of the metal film.
  • ⁇ is an angular frequency (Hz)
  • ⁇ is a magnetic permeability (H / m)
  • ⁇ is an electric conductivity (S / m).
  • S / m electric conductivity
  • the film thickness of the metal film may be set to 10 ⁇ m or more, which is five times 2 ⁇ m, which reduces the current density to approximately 37%.
  • the thickness of the metal film 305a may be made larger than 10 ⁇ m in consideration of the variation in the film thickness due to the surface roughness or scratches of the metal film.
  • the process of immersing alumina in an aluminum liquid and pulling it up may be repeated.
  • the film becomes about 0.2 mm to 0.5 mm thick in a single process. Therefore, if the above steps are repeated a desired number of times, the dielectric plate 305 is covered with a metal film having a desired thickness, and thereafter, the metal film having a desired thickness and surface roughness is formed on the dielectric plate by grinding and polishing. Can be coated.
  • the center line average roughness Ra of the sealing surface (the metal film 305a in contact with the O-ring 325 between the upper surface of the dielectric plate 305 and the lid 300) is 0.4 ⁇ m, and others
  • the center line average roughness Ra of the surface (here, the metal film 305b coated on the lower surface of the dielectric plate 305) is preferably about 3.2 ⁇ m.
  • a melting furnace process will be described as an example of a method for forming the metal film 305a on the dielectric plate 305.
  • a dielectric plate made of alumina is immersed in a furnace in which aluminum is melted. Thereafter, the dielectric plate is pulled up while keeping the pulling speed uniform. The surface of the raised dielectric plate is shaved, the metal film on the surface of the microwave incident and exit portions is shaved off, and the remaining metal film is polished to make the surface smooth. Thereby, the dielectric plate 305 is covered with the metal film 305a.
  • metal film 305a on the dielectric plate 305 examples include thermal spraying, ion plating, ceramics / metal / composite integration treatment, and the like.
  • the microwave transmission path of the dielectric plate 305 and the O-ring 325 are blocked by the metal film 305a, thereby protecting the O-ring 325 and the microwave.
  • the transmission efficiency of microwaves can be improved by eliminating gaps that are not considered in the design of the transmission path.
  • the metal film 305 a is formed only on the upper surface of the dielectric plate 305.
  • the metal film 305 a is formed on the contact surface between the cover 300 and the dielectric plate 305 on the upper surface of the dielectric plate 305.
  • a metal film 305b is also formed on the lower surface of the dielectric plate 305.
  • the metal film 305a, 305b covers the surface of the dielectric plate 305 other than the portion where the microwave is incident and emitted. Accordingly, the microwave transmission path of the dielectric plate 305 and the O-ring 325 can be blocked by the metal film 305a to protect the O-ring 325, and the microwave transmission path of the dielectric plate 305 can be protected. Can be defined.
  • a microwave plasma processing apparatus 90 includes a processing container 10 and a lid 20.
  • the processing container 10 has a bottomed cubic shape whose upper part is opened.
  • the processing container 10 and the lid 20 are sealed by an O-ring 32 disposed between the outer periphery of the lower surface of the lid 20 and the outer periphery of the upper surface of the processing container 10, whereby the plasma processing is performed.
  • a chamber U is formed.
  • the processing container 10 and the lid 20 are made of a metal such as aluminum, for example, and are electrically grounded.
  • the processing container 10 is provided with a susceptor 11 (mounting table) for mounting a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate”) G therein.
  • the susceptor 11 is made of, for example, aluminum nitride, and a power feeding unit 11a and a heater 11b are provided therein.
  • a high-frequency power source 12b is connected to the power supply unit 11a via a matching unit 12a (for example, a capacitor).
  • a high-voltage DC power supply 13b is connected to the power supply unit 11a via a coil 13a.
  • the high frequency power supply 12b and the high voltage DC power supply 13b are grounded.
  • the power feeding unit 11a applies a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 10 by the high frequency power output from the high frequency power source 12b. In addition, the power feeding unit 11a electrostatically attracts the substrate G with a DC voltage output from the high-voltage DC power supply 13b.
  • An AC power supply 14 provided outside the processing container 10 is connected to the heater 11b, and the substrate G is held at a predetermined temperature by an AC voltage output from the AC power supply 14.
  • the bottom surface of the processing vessel 10 is opened in a cylindrical shape, and one end of a bellows 15 is attached to the periphery of the bottom surface.
  • the other end of the bellows 15 is fixed to the elevating plate 16. In this way, the opening at the bottom of the processing container 10 is sealed by the bellows 15 and the lifting plate 16.
  • the susceptor 11 is supported by a cylindrical body 17 disposed on the lifting plate 16 and moves up and down integrally with the lifting plate 16 and the cylindrical body 17. Thereby, the susceptor 11 is adjusted to a height corresponding to the processing process.
  • a baffle plate 18 for controlling the gas flow in the processing chamber U to a preferable state is provided around the susceptor 11.
  • a vacuum pump (not shown) provided outside the processing container 10 is provided at the bottom of the processing container 10.
  • the vacuum pump is configured to depressurize the processing chamber U to a desired degree of vacuum by discharging gas from the processing container 10 through the gas discharge pipe 19.
  • the lid 20 is provided with six waveguides 33, a slot antenna 30, and a plurality of dielectric plates 31.
  • the six waveguides 33 have a rectangular cross-sectional shape and are provided in parallel inside the lid 20.
  • the guide wavelength ⁇ g 1 of each waveguide 33 is controlled according to the expression of 1/2 .
  • ⁇ c is the wavelength of free space
  • ⁇ 1 is the dielectric constant of the dielectric member 34.
  • Each waveguide 33 is opened at the top, and a movable portion 35 is inserted into the opening so as to be movable up and down.
  • the movable portion 35 is made of a conductive material that is a non-magnetic material such as aluminum.
  • An elevating mechanism 36 is provided on the upper surface of each movable portion 35 outside the lid body 20 so as to move the movable portion 35 up and down. With this configuration, the height of the waveguide 33 can be arbitrarily changed by moving the movable portion 35 up and down with the upper surface of the dielectric member 34 as the limit.
  • the slot antenna 30 is formed integrally with the lid 20 below the lid 20.
  • the slot antenna 30 is made of a metal that is a nonmagnetic material such as aluminum.
  • the slot antenna 30 is provided with a slot 37 (opening) on the lower surface of each waveguide 33.
  • the guide wavelength ⁇ g 2 of each slot 37 is controlled.
  • ⁇ c is the wavelength of free space
  • ⁇ 2 is the dielectric constant of the dielectric member inside the slot 37.
  • a plurality of dielectric plates 31 are arranged at equal intervals facing the inside of the processing vessel 10. Each dielectric plate 31 is formed in a tile shape. On the lower surface of the slot antenna 30, a beam 26 for supporting each dielectric plate 31 is provided. As shown in FIG. 7, the contact surface between the dielectric plate 31 and the lid 20 and the contact surface between the dielectric plate 31 and the beam 26 are O-rings to block the vacuum space in the processing vessel from the atmosphere. 38 is provided.
  • the gas nozzles 27 and 28 are fixed to the beam 26 while being suspended from the beam 26.
  • the gas nozzle 27 is a mushroom screw and is made of metal.
  • a hollow gas passage is provided inside the gas nozzle 27.
  • the plasma excitation gas supplied from the gas supply source 43 in FIG. 6 is blown sideways from the gas hole A of the gas nozzle 27 through the gas introduction pipe 29a.
  • the gas nozzle 28 is a rod-shaped (cylindrical) screw and is made of metal.
  • a hollow gas passage is provided inside the gas nozzle 28. The processing gas supplied from the gas supply source 43 is blown downward from the gas hole B of the gas nozzle 28 through the gas introduction pipe 29b.
  • a cooling water supply source 45 disposed outside the microwave plasma processing apparatus 90 is connected to the cooling water pipe 44, and the cooling water supplied from the cooling water supply source 45 circulates in the cooling water pipe 44. By returning to the cooling water supply source 45, the lid 20 is kept at a desired temperature.
  • plasma is generated from the plasma excitation gas and the processing gas by, for example, 2.45 GHz ⁇ 3 microwave output from the microwave source, and the substrate G is subjected to desired processing by the generated plasma.
  • the dielectric plate 31 of the microwave plasma processing apparatus 90 configured as described above, as shown in FIG. 7, at least the surface that blocks vacuum and air from the surface of the dielectric plate 305 is a metal film. It is covered with 31a. As a result, the microwave transmission path of the dielectric plate 31 and the O-ring 38 can be blocked by the metal film 31a. As a result, the O-ring 38 can be protected. Further, no gap is generated between the dielectric plate 31 and the lid 20 or between the dielectric plate 31 and the beam 26. Therefore, microwave transmission as designed can be realized, reflection of microwaves from the plasma side can be minimized, and energy supply efficiency to the plasma can be increased. Further, it is possible to prevent the microwave from entering the gap near the dielectric plate 31 and causing abnormal discharge.
  • an inexpensive O-ring is used by covering the surface of the dielectric plate that blocks air and vacuum with a metal film. Gas permeability is improved.
  • the performance of the plasma processing apparatus as calculated at the time of design can be obtained by assembling without gaps, so that the efficiency of energy supply to the plasma can be increased and abnormal discharge can be prevented.
  • the dielectric plate of the microwave plasma processing apparatus may be a single plate or a plurality of plates.
  • the microwave plasma processing apparatus according to the present invention can execute various processes such as CVD, etching, and ashing that finely process an object to be processed by plasma.

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Abstract

誘電体板に表面処理を施したプラズマ処理装置を提供する。プラズマ処理装置１００は、所望の真空状態にある内部にてプラズマが励起される処理容器１０と、処理容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源９００と、処理容器１０の内側に面し、マイクロ波源９００から供給されたマイクロ波を処理容器内に伝送させる誘電体板３０５と、を備える。誘電体板３０５の少なくとも真空と大気とを遮断する面は、金属膜３０５ａ（又は金属複合膜）により被覆されている。

Description

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
　本発明は、マイクロ波を用いてプラズマを生成し、被処理体上にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。特に、誘電体板の表面処理に関する。
　プラズマを用いて被処理体に成膜処理やエッチング処理を施すプラズマ処理装置の一つとしてマイクロ波プラズマ処理装置が提案されている。この装置で使用されるマイクロ波は、マイクロ波源から出力され、装置の天井面に設けられた誘電体板を透過して処理容器内に放出される。放出されたマイクロ波の電界エネルギーは、ガスを励起するために消費され、これにより低温度かつ高密度なプラズマが生成される。
　誘電体板は、処理容器の天井面の開口を閉塞するように設けられ、所望の真空度に保たれた処理容器内を大気から遮断する機能も有する（特許文献１を参照。）。たとえば、特許文献１では、誘電体板にて処理容器の天井部を塞ぐとともに、誘電体板と処理容器（蓋体）との接触面にＯリングを配設することにより、処理容器の内側と外側とを遮断する。これにより、容器内を所望の真空度に保持することができる。
特開２００８－９１４８９号公報
　しかしながら、たとえば、図５に誘電体近傍を簡略化して示したように、マイクロ波は、方形導波管９００を伝送し、誘電体板９０５を透過して処理容器内に投入される際、誘電体板９０５と蓋体９１０との接触面に設けられたＯリング９１５にも伝播する。このため、Ｏリング９１５には、耐マイクロ波性（たとえば、耐熱性や低誘電正接）が必要であり、一般的には、マイクロ波のエネルギー損失を抑えるために、低誘電正接の特性を有したＯリングとしてエラストマー材質を使用する。
　ところが、エラストマー材質にはガス透過性があるため、Ｏリング９１５を介して大気が処理容器内に入り込み、処理容器内の雰囲気の質を低下させ、処理容器内の真空度のコントロールを困難にさせる要因となる。また、エラストマー材質は高価であるためコスト高となる。一方、安価なフッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）等のフッ素ゴムでは、エラストマー材質より誘電正接が高いのでマイクロ波のエネルギー損失が大きく、また、熱に弱いのでマイクロ波により加熱されると損傷し、シール材としての機能が低下する。
　また、設計時には、隙間のない状態のマイクロ波の伝送効率を考慮してマイクロ波の伝送経路の設計値が予め定められるが、実際には、Ｏリング９１５を配設することにより誘電体板と蓋体との間に０．１ｍｍ以下の隙間が生じる。したがって、プロセス中には、加工上生じてしまった隙間によりマイクロ波の波長とスピードが変化するため、設計値に対して実際のインピーダンスの変化に差異が生じ、プラズマ側からのマイクロ波の反射が大きくなってマイクロ波のエネルギーの供給効率が悪くなる。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、誘電体板に表面処理を施したプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所望の真空状態にある内部にてプラズマが励起される処理容器と、前記処理容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、前記処理容器の内側に面し、前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を前記処理容器内に伝送させる誘電体板と、を有し、前記誘電体板の少なくとも真空と大気とを遮断する面は、金属膜又は金属複合膜により被覆されているプラズマ処理装置が提供される。
　これによれば、たとえば、図２に示したように、誘電体板の少なくとも真空と大気とを遮断する面は、金属膜３０５ａにより被覆されている。マイクロ波は、導体を透過することができないため、金属膜３０５ａにより被覆された部分については、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路は、金属膜３０５ａの内部となる。この結果、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路とＯリング３２５とは、金属膜３０５ａにて遮断される。よって、Ｏリング３２５に耐マイクロ波性を考慮して低誘電正接の特性を有した高価な材料を使う必要がなくなり、安価なＯリングを使用でき、コスト安となる。
　また、たとえば、エラストマー材質からフッ素ゴムのＯリングに変えることにより、ガス透過性が改善される。これにより、処理容器内の雰囲気の質を向上させ、容器内の真空度を精度良くコントロールすることができる。
　また、金属膜３０５ａにより誘電体板３０５の表面を被覆したことによって誘電体板３０５と蓋体３００との間の隙間がなくなる。よって、実プロセスにおいて設計通りのマイクロ波の伝送が実現できる。これにより、プラズマ側からのマイクロ波の反射を最小限に抑え、プラズマへのエネルギーの供給効率を高めることができる。
　前記金属膜又は金属複合膜は、前記処理容器（蓋体）と同じ材質であってもよい。同一材質であれば熱膨張差による歪みが生じず、誘電体板３０５と蓋体３００との密着性を高めることができる。
　前記金属膜又は金属複合膜は、前記誘電体板表面のうち、マイクロ波を入射及び出射する部分以外を被覆してもよい。これによれば、金属膜により誘電体板のマイクロ波の伝送経路を画定することができる。これにより、Ｏリングの保護とともにマイクロ波が誘電体板近傍の隙間に入り込んで異常放電が発生することを防止することができる。
　前記金属膜又は金属複合膜は、電気抵抗が３７．７×１０６／ｍΩ以上の金属を含む物質であってもよい。前記金属膜は、アルミニウム、金、銀、銅又はニッケルの少なくともいずれかから形成されてもよい。
　前記金属複合膜は、金属とセラミックス、又は、金属と樹脂から形成されてもよい。金属にセラミックスを混入させるのは、誘電体板と金属との熱膨張差を緩和するためである。また、金属に樹脂を混入させるのは、誘電体板と金属との熱膨張差を緩和するとともに応力を緩和するためである。
　前記金属膜は、前記誘電体板を溶融した前記金属膜の溶液に浸し、１０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で引き上げる工程を経て形成されてもよい。これにより、金属膜表面の状態を制御することができる。
　前記金属膜の所望の厚さは、１０μｍ～１００ｍｍの範囲に形成されてもよい。
　前記誘電体板は、前記処理容器の内側に面した状態で、等間隔に複数設けられていてもよい。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、マイクロ波源からマイクロ波を出力し、所望の真空状態にある処理容器の内側に面した誘電体板の少なくとも真空と大気とを遮断する面に金属膜又は金属複合膜を被覆することにより、前記出力されたマイクロ波を前記誘電体板の前記金属膜又は前記金属複合膜内に伝送させ、前記伝送させたマイクロ波を処理容器内に放出させてプラズマを生成し、前記生成されたプラズマを用いて被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法が提供される。
　これによれば、金属膜又は金属複合膜により誘電体板のマイクロ波の伝送経路とＯリングとが遮断されるため、安価なＯリングを使用できるとともにガス透過性が改善される。また、誘電体板３０５と蓋体３００との間に隙間が生じないため、設計通りのマイクロ波の伝送が実現でき、エネルギーの供給効率を高めることができる。
　以上に説明したように、本発明にかかるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、誘電体板の表面処理によりＯリングを保護することができる。
第１、第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。 第１実施形態にかかる誘電体板近傍を拡大した図である。 金属の電気伝導率及び表皮深さを示した表である。 第２実施形態にかかる誘電体板近傍を拡大した図である。 比較例の誘電体板近傍を拡大した図である。 第３実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。 第３実施形態にかかる誘電体板近傍を拡大した図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。
（第１実施形態）
　まず、本発明の第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は本装置の縦断面図を模式的に示す。
（マイクロ波プラズマ処理装置の全体構成）
　マイクロ波プラズマ処理装置１００は、その内部にてガラス基板（以下、「基板Ｇ」という。）をプラズマ処理するための処理容器１０を有している。処理容器１０は、容器本体２００と蓋体３００とから構成される。容器本体２００は、その上部が開口された有底立方体形状を有していて、その開口は蓋体３００により閉塞されている。容器本体２００と蓋体３００との接触面にはＯリング２０５が設けられていて、これにより容器本体２００と蓋体３００とが密閉され、処理室Ｕが形成される。容器本体２００および蓋体３００は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
　処理容器１０の内部には、基板Ｇを載置するためのサセプタ１０５（ステージ）が設けられている。サセプタ１０５は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部１１０およびヒータ１１５が設けられている。
　給電部１１０には、整合器１２０（たとえば、コンデンサ）を介して高周波電源１２５が接続される。また、給電部１１０には、コイル１３０を介して高圧直流電源１３５が接続される。高周波電源１２５および高圧直流電源１３５は接地されている。
　給電部１１０は、高周波電源１２５から出力された高周波電力により処理容器１０の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部１１０は、高圧直流電源１３５から出力された直流電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。
　ヒータ１１５には、処理容器１０の外部に設けられた交流電源１４０が接続されていて、交流電源１４０から出力された交流電圧により基板Ｇを所定の温度に保持するようになっている。サセプタ１０５は、支持体１４５に支持されていて、その周囲には処理室Ｕのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１５０が設けられている。
　処理容器１０の底部にはガス排出管１５５が設けられていて、処理容器１０の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）を用いてガス排出管１５５から処理容器１０内のガスが排出されることにより、処理室Ｕは所望の真空度まで減圧される。
　蓋体３００には、複数の誘電体板３０５、複数の金属電極３１０および複数の同軸導波管３１５の内部導体３１５ａが設けられている。誘電体板３０５は、アルミナにより形成されている。誘電体板３０５は、略正方形のプレートであり、蓋体３００の内側に面した状態で、等間隔に複数配置されている。
　誘電体板３０５を貫通した内部導体３１５ａの先端には、金属電極３１０が基板Ｇ側に露出するように設けられていて、内部導体３１５ａおよび金属電極３１０によって誘電体板３０５を保持するようになっている。金属電極３１０の基板側の面には、誘電体カバー３２０が設けられている。
　内部導体３１５ａは、固定機構５００に設けられたバネ部材の弾性力を用いて処理容器１０の外側に向かって吊り上げられている。冷媒供給源７００は、冷媒配管７０５に接続されていて、冷媒供給源７００から供給された冷媒が冷媒配管７０５内を循環して再び冷媒供給源７００に戻ることにより、処理容器１０を所望の温度に保つようになっている。ガス供給源８００は、ガスライン８０５を介して、内部導体３１５ａ内のガス流路から処理室内に導入される。
　２台のマイクロ波源９００から出力された、１２０ｋＷのマイクロ波は、分岐導波管９０５、８つの同軸管変換器６０５、８つの同軸導波管６２０、図１の背面方向に平行に位置する８本の分岐同軸管６７０に７本ずつ連結された同軸導波管６００、分岐板６１０および同軸導波管３１５を伝送され、複数の誘電体板３０５を透過して処理室内に供給される。処理室Ｕに放出されたマイクロ波は、ガス供給源８００から供給された処理ガスを励起させ、これにより生成されたプラズマを用いて基板Ｇ上に所望のプラズマ処理が実行される。
（誘電体板の被覆）
　つぎに、誘電体板３０５の表面処理について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、誘電体板３０５の上面のうち、誘電体板３０５と蓋体３００との接触面に金属膜３０５ａが被覆されている。換言すれば、誘電体板３０５の表面のうち少なくとも真空と大気とを遮断する面は、金属膜３０５ａにより被覆されている。誘電体板３０５と蓋体３００との接触面には、処理容器内の真空空間を大気下にある外部と遮断するためのＯリング３２５が設けられている。
　マイクロ波は、同軸導波管３１５を伝送され、誘電体板３０５の上面中央から内部に伝わる。その際、マイクロ波は、金属膜３０５ａを透過することができない。つまり、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路とＯリング３２５とは、金属膜３０５ａにて遮断される。その結果、マイクロ波は、Ｏリング３２５に伝藩することなく、金属膜３０５ａ下の誘電体板内部を伝わって処理容器内に放出される。よって、Ｏリング３２５に、エラストマー材質等の低誘電正接の特性を有した高価な材料を使う必要がなくなり、安価なフッ素ゴムのＯリングを使用でき、コスト安となる。
　また、上記のようにＯリング３２５をエラストマー材質からフッ素ゴムに変えることにより、ガス、酸素の透過性も改善される。これにより、処理容器内の雰囲気の質を向上させ、処理容器内の真空度を精度良くコントロールすることができる。
　また、金属膜３０５ａにより、誘電体板３０５と蓋体３００との間の隙間がなくなる。よって、実プロセスにおいて、設計通りのマイクロ波の伝送を実現することができる。これにより、プラズマ側からのマイクロ波の反射を最小限に抑え、プラズマへのエネルギーの供給効率を高めることができる。
　金属膜３０５ａは、蓋体３００（処理容器１０）と同じ材質であるアルミニウムから形成される。同一材質であれば熱膨張差による歪みが生じず、誘電体板３０５と蓋体３００との密着性を高めることができる。ただし、金属膜３０５ａは、これに限られず、たとえば、金、銀、銅又はニッケル等、電気抵抗の小さい金属を含む物質であってもよい。
　また、誘電体板３０５に被覆する物質には、アルミ合金または金属シリコン中に各種のセラミックス強化材を複合化した金属複合膜を用いてもよい。金属にセラミックスを混入させるのは、誘電体板と金属との熱膨張差を緩和するためである。また、金属に樹脂を混入させるのは、誘電体板と金属との熱膨張差を緩和するとともに応力を緩和するためである。金属複合膜は、金属とセラミックス、又は、金属と樹脂から形成されていてもよい。
　また、金属膜又は金属複合膜は、電気抵抗が３７．７×１０６／ｍΩ以上の金属を含む物質であることが好ましい。アルミニウムの熱膨張係数は、約２３．８×１０－６／℃であり、アルミナの熱膨張係数は、約７．３×１０－６／℃である。よって、たとえば、アルミニウムにより形成された処理容器１０とアルミナにより形成された誘電体板３０５との間をこれらの材質が持つ熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する金属膜又は金属複合膜にて被覆することにより、誘電体板３０５と処理容器１０との密着性を高めることができる。これにより、誘電体板３０５とそれに隣接する処理容器１０やその他の部材との間に生じた空隙によってもマイクロ波の伝搬が乱されず、安定してマイクロ波を処理容器内に導くことができる。
　誘電体板３０５に金属膜３０５ａを被覆する方法としては、溶融温度が６７５℃程度のアルミニウムの液体に、温度６５０℃で予備加熱されたアルミナの板（誘電体板３０５）を浸し、１０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で引き上げる。引き上げ速度を制御することにより、金属膜の表面の厚さの均一性を制御することができる。
（金属膜の厚さ）
　金属膜３０５ａの厚さは、１０μｍ～１０ｍｍ程度が好ましい。以下に、その理由を説明する。電流密度は金属膜の表面から深さ方向に減少する。表皮深さδ（ｍ）は、δ＝（２／ωμσ）１／２の式に基づき求められる。ここで、ωは角周波数（Ｈｚ）、μは透磁率（Ｈ／ｍ）、σは電気伝導率（Ｓ／ｍ）である。図３に示した金属膜では、電流密度は、各金属膜とも膜表面から約２μｍ以下で３７％に減少することがわかる。よって、マイクロ波の電流の損失を少なくするためには、金属膜の膜厚は、電流密度が概ね３７％に減少する２μｍの５倍である１０μｍ以上にすればよい。これに加えて、金属膜の表面の粗さや傷などによる膜厚の変動を考慮して、金属膜３０５ａの厚みを１０μｍより大きくすればなおよい。
　金属膜の厚さを１０ｍｍ程度まで厚くするには、アルミニウムの液体にアルミナを浸し、引き上げる工程を繰り返せばよい。膜は、一回の工程で０．２ｍｍ～０．５ｍｍ程度の厚くなる。よって、前記工程を所望の回数だけ繰り返せば、所望の厚みの金属膜で誘電体板３０５を覆い、その後、研削及び研磨することにより、所望の厚み及び表面粗さの金属膜を誘電体板に被膜することができる。
　金属膜の表面粗さは、シール面（誘電体板３０５の上面と蓋体３００との間のＯリング３２５に接触している金属膜３０５ａ）の中心線平均粗さＲａを０．４μｍ、その他の面（ここでは、誘電体板３０５の下面に被膜された金属膜３０５ｂ）の中心線平均粗さＲａを３．２μｍ程度にすることが好ましい。
（金属膜の形成）
　つぎに、誘電体板３０５に金属膜３０５ａを形成する方法の一例として溶融炉処理について説明する。溶融炉処理では、アルミニウムを溶融させた炉にアルミナから形成された誘電体板を浸す。その後、引き上げスピードを均一に保ちながら誘電体板を引き上げる。引き上げられた誘電体板の表面を削り、マイクロ波の入射および出射部分の表面の金属膜を削り取り、残った金属膜を研磨してその表面をなめらかな状態にする。これにより、誘電体板３０５を金属膜３０５ａにより被覆する。
　なお、誘電体板３０５に金属膜３０５ａを形成する他の例としては、溶射、イオンプレーティング、セラミックス・金属・複合材一体化処理等が挙げられる。
　以上に説明したように、本実施形態によれば、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路とＯリング３２５とを金属膜３０５ａにて遮断することにより、Ｏリング３２５を保護するとともに、マイクロ波の伝送路に設計上考慮されない隙間をなくしてマイクロ波の伝送効率を向上させることができる。
（第２実施形態）
　第１実施形態では、誘電体板３０５の上面のみに金属膜３０５ａが形成された。これに対して、次に説明する第２実施形態に係る金属膜では、図４に示したように、誘電体板３０５の上面の蓋体３００と誘電体板３０５との接触面に金属膜３０５ａが形成されるとともに、誘電体板３０５の下面にも金属膜３０５ｂが形成される。
　このように、誘電体板３０５の表面のうち、マイクロ波を入射及び出射する部分以外を金属膜３０５ａ、３０５ｂにて被覆する。これにより、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路とＯリング３２５とを金属膜３０５ａにて遮断して、Ｏリング３２５を保護することができるとともに、誘電体板３０５のマイクロ波の伝送経路を画定することができる。
（第３実施形態）
　つぎに、金属膜にて被覆された誘電体板３０５を他のマイクロ波プラズマ処理装置に使用する第３実施形態について、図６を参照しながら説明する。
（マイクロ波プラズマ処理装置の全体構成）
　第３実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置９０は、処理容器１０と蓋体２０とを有している。処理容器１０は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器１０と蓋体２０とは、蓋体２０の下面外周部と処理容器１０の上面外周部との間に配設されたＯリング３２により密閉されていて、これにより、プラズマ処理を行う処理室Ｕが形成される。処理容器１０および蓋体２０は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
　処理容器１０には、その内部にてガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するためのサセプタ１１（載置台）が設けられている。サセプタ１１は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部１１ａおよびヒータ１１ｂが設けられている。
　給電部１１ａには、整合器１２ａ（たとえば、コンデンサ）を介して高周波電源１２ｂが接続されている。また、給電部１１ａには、コイル１３ａを介して高圧直流電源１３ｂが接続されている。高周波電源１２ｂおよび高圧直流電源１３ｂは、接地されている。
　給電部１１ａは、高周波電源１２ｂから出力された高周波電力により処理容器１０の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部１１ａは、高圧直流電源１３ｂから出力された直流電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。
　ヒータ１１ｂには、処理容器１０の外部に設けられた交流電源１４が接続されていて、交流電源１４から出力された交流電圧により基板Ｇを所定の温度に保持するようになっている。
　処理容器１０の底面は筒状に開口され、その底面周縁にはベローズ１５の一端が装着されている。また、ベローズ１５の他端は昇降プレート１６に固着されている。このようにして、処理容器１０底面の開口部分は、ベローズ１５および昇降プレート１６により密閉されている。
　サセプタ１１は、昇降プレート１６上に配置された筒体１７に支持されていて、昇降プレート１６および筒体１７と一体となって昇降する。これにより、サセプタ１１は、処理プロセスに応じた高さに調整されるようになっている。また、サセプタ１１の周囲には、処理室Ｕのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１８が設けられている。
　処理容器１０の底部には、処理容器１０の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）が備えられている。真空ポンプは、ガス排出管１９を介して処理容器１０内からガスを排出することにより、処理室Ｕを所望の真空度まで減圧するようになっている。
　蓋体２０には、６本の導波管３３、スロットアンテナ３０、および、複数枚の誘電体板３１が設けられている。６本の導波管３３は、その断面形状が矩形状であり、蓋体２０の内部にて平行に並んで設けられている。その内部は、フッ素樹脂（たとえばテフロン（登録商標））、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英などの誘電部材３４で充填されていて、その誘電部材３４により、λｇ１＝λｃ／（ε１）１／２の式に従って各導波管３３の管内波長λｇ１が制御される。ここで、λｃは自由空間の波長、ε１は誘電部材３４の誘電率である。
　各導波管３３は、上部にて開口し、その開口には、可動部３５が昇降自在に挿入されている。可動部３５は、アルミニウムなどの非磁性体である導電性材料から形成されている。蓋体２０の外部であって、各可動部３５の上面には、昇降機構３６がそれぞれ設けられていて、可動部３５を昇降移動させるようになっている。かかる構成により、誘電部材３４の上面を限度として、可動部３５を昇降移動させるにより、導波管３３は、その高さを任意に変えることができる。
　スロットアンテナ３０は、蓋体２０の下方にて蓋体２０と一体的に形成されている。スロットアンテナ３０は、アルミニウムなどの非磁性体である金属から形成されている。スロットアンテナ３０には、各導波管３３の下面にてスロット３７（開口）が設けられている。各スロット３７の内部には、フッ素樹脂、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英などの誘電部材が充填されていて、その誘電部材により、λｇ２＝λｃ／（ε２）１／２の式に従って各スロット３７の管内波長λｇ２が制御される。ここで、λｃは自由空間の波長、ε２はスロット３７内部の誘電部材の誘電率である。
　誘電体板３１は、処理容器１０の内側に面して等間隔に複数枚配置されている。各誘電体板３１はタイル状に形成されている。スロットアンテナ３０の下面には、各誘電体板３１を支持する梁２６が設けられている。図７に示したように、誘電体板３１と蓋体２０との接触面及び誘電体板３１と梁２６との接触面には、処理容器内の真空空間を大気と遮断するためにＯリング３８が設けられている。
　ガスノズル２７、２８は、梁２６からつり下げられた状態で梁２６に固定されている。ガスノズル２７は、キノコ型のねじであって金属により形成されている。ガスノズル２７の内部には、中空のガス通路が設けられている。図６のガス供給源４３から供給されたプラズマ励起ガスは、ガス導入管２９ａを介してガスノズル２７のガス孔Ａから横向きに吹き出される。
　ガスノズル２８は、外形が棒状（筒状）のねじであって金属により形成されている。ガスノズル２８の内部には、中空のガス通路が設けられている。ガス供給源４３から供給された処理ガスは、ガス導入管２９ｂを介してガスノズル２８のガス孔Ｂから下向きに吹き出される。
　冷却水配管４４には、マイクロ波プラズマ処理装置９０の外部に配置された冷却水供給源４５が接続されていて、冷却水供給源４５から供給された冷却水が冷却水配管４４内を循環して冷却水供給源４５に戻ることにより、蓋体２０は、所望の温度に保たれるようになっている。
　これにより、マイクロ波源から出力された、たとえば、２．４５ＧＨｚ×３のマイクロ波により、プラズマ励起ガス及び処理ガスからプラズマが生成され、生成されたプラズマにより基板Ｇに所望の処理が施される。
　以上に説明した構成のマイクロ波プラズマ処理装置９０の誘電体板３１においても、図７に示したように、誘電体板３０５の表面のうち、少なくとも真空と大気とを遮断する面が、金属膜３１ａにより被覆されている。これにより、誘電体板３１のマイクロ波の伝送経路とＯリング３８とを金属膜３１ａにて遮断することができる。この結果、Ｏリング３８を保護することができる。また、誘電体板３１と蓋体２０との間や誘電体板３１と梁２６との間に隙間が生じない。このため、設計通りのマイクロ波の伝送が実現でき、プラズマ側からのマイクロ波の反射を最小限に抑え、プラズマへのエネルギーの供給効率を高めることができる。また、マイクロ波が誘電体板３１の近傍の隙間に入り込んで異常放電が発生することを防止することができる。
　以上に説明したように、上記各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置によれば、誘電体板の大気と真空とを遮断する面を金属膜にて被覆したことにより、安価なＯリングを使用でき、ガス透過性が改善される。また、隙間のない組立により設計時に計算した通りのプラズマ処理装置の性能が得られ、プラズマへのエネルギーの供給効率を高めることができるとともに異常放電を防止することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　たとえば、マイクロ波プラズマ処理装置の誘電体板は、１枚であってもよく複数枚であってもよい。また、本発明にかかるマイクロ波プラズマ処理装置は、ＣＶＤ、エッチング処理、アッシング処理など、プラズマにより被処理体を微細加工する各種プロセスを実行することができる。
　１０　　　　　　　　　処理容器
　２０，３００　　　　　蓋体
　３１、３０５　　　　　誘電体板
　３１ａ、３０５ａ、３０５ｂ　金属膜
　３１５　　　　　　　　同軸導波管
　３８，３２５　　　　　Ｏリング
　９０，１００　　　　　マイクロ波プラズマ処理装置

Claims (10)

  1. 　所望の真空状態にある内部にてプラズマが励起される処理容器と、
    　前記処理容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
    　前記処理容器の内側に面し、前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を前記処理容器内に伝送させる誘電体板と、を備え、
    　前記誘電体板の少なくとも真空と大気とを遮断する面は、金属膜又は金属複合膜により被覆されているプラズマ処理装置。
  2. 　前記金属膜又は金属複合膜は、前記処理容器と同じ材質である請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  3. 　前記金属膜又は金属複合膜は、前記誘電体板表面のうち、マイクロ波を入射及び出射する部分以外を被覆する請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  4. 　前記金属膜又は金属複合膜は、電気抵抗が３７．７×１０６／ｍΩ以上の金属を含む物質である請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  5. 　前記金属膜は、アルミニウム、金、銀、銅又はニッケルよりの少なくともいずれかから形成される請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  6. 　前記金属複合膜は、金属とセラミックス、又は、金属と樹脂から形成される請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  7. 　前記誘電体板は、前記処理容器の内側に面した状態で、等間隔に複数設けられている請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  8. 　前記金属膜は、前記誘電体板を溶融した前記金属膜の溶液に浸し、１０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度で引き上げる工程を経て形成される請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
  9. 　前記金属膜の所望の厚さは、１０μｍ～１００ｍｍの範囲に形成される請求項８に記載されたプラズマ処理装置。
  10. 　マイクロ波源からマイクロ波を出力し、
    　所望の真空状態にある処理容器の内側に面した誘電体板の少なくとも真空と大気とを遮断する面に金属膜又は金属複合膜を被覆することにより、前記出力されたマイクロ波を前記誘電体板の前記金属膜又は前記金属複合膜内に伝送させ、
    　前記伝送させたマイクロ波を処理容器内に放出させてプラズマを生成し、
    　前記生成されたプラズマを用いて被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法。
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