特開 2023-27600 プラズマ処理装置及び蓋部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027600

(43)【公開日】2023-03-02

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び蓋部材

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20230222BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230222BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 J

H01L21/31 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021132803

(22)【出願日】2021-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 裕志

(72)【発明者】

【氏名】古屋 治彦

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030BA29

4K030CA04

4K030CA12

4K030DA06

4K030EA06

4K030FA01

4K030GA02

4K030KA30

4K030KA45

4K030LA15

5F045AA08

5F045BB14

5F045DP02

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB06

5F045EC05

5F045EF05

5F045EH02

5F045EH03

5F045EH18

5F045EH20

5F045EK07

5F045GB05

(57)【要約】

【課題】処理容器の上部にマイクロ波を放射する放射部を配置した場合でも、リモートプラズマによるクリーニングを可能とすること。
【解決手段】処理容器は、基板を載置する載置台が内部に配置され、載置台の上側に開口が形成されている。蓋部材は、処理容器の開口を封止する。蓋部材は、載置台と対向する領域にマイクロ波を放射する放射部を配置する１又は複数の貫通孔が形成され、処理容器の内部側となる第１面に、開口の縁に沿って処理容器の内部側に張り出した張出部が形成され、張出部の内部に流路が形成され、第１面に流路と連通する複数のガス孔が形成され、処理容器の外部側となる第２面に流路と連通する供給口が形成されている。リモートプラズマユニットは、供給口に接続され、クリーニングガスをプラズマ化して供給口に供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を載置する載置台が内部に配置され、前記載置台の上側に開口が形成された処理容器と、
前記処理容器の前記開口を封止する蓋部材であって、前記載置台と対向する領域にマイクロ波を放射する放射部を配置する１又は複数の貫通孔が形成され、前記処理容器の内部側となる第１面に、前記開口の縁に沿って前記処理容器の内部側に張り出した張出部が形成され、前記張出部の内部に流路が形成され、前記第１面に前記流路と連通する複数のガス孔が形成され、前記処理容器の外部側となる第２面に前記流路と連通する供給口が形成された前記蓋部材と、
前記供給口に接続され、クリーニングガスをプラズマ化して前記供給口に供給するリモートプラズマユニットと、
を有するプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記蓋部材は、前記第１面の前記張出部に囲まれた中央部分に対して、前記張出部に前記処理容器の内部側に傾斜した傾斜面が形成され、前記傾斜面に前記複数のガス孔が形成された
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記蓋部材は、前記複数のガス孔が、前記傾斜面に対して少なくとも２つの方向に、方向ごとに並べて形成された
請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記蓋部材は、前記流路の前記第１面側の内壁に段差が形成され、前記複数のガス孔が、前記傾斜面に対して２つの方向に、方向ごとに、前記段差を構成する２つの面にそれぞれ貫通するように形成された
請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記蓋部材は、前記第１面に、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度の変化が形成された
請求項１～４の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記蓋部材は、前記処理容器の内側面に接続する面に、当該内側面に対して、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度で平坦面が形成された
請求項１～５の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記蓋部材は、前記第１面の前記張出部に囲まれた中央部分の内部に、前記流路と連通する中央流路が形成され、前記中央部分に前記中央流路と連通する複数のガス孔が形成された
請求項１～６の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記蓋部材は、前記供給口に供給されるプラズマ化されたクリーニングガスが前記複数のガス孔から前記処理容器の内部に均等に噴出されるように前記複数のガス孔の間隔を変えて配置された
請求項１～７の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記蓋部材は、前記複数のガス孔が、前記供給口側に対して前記供給口側の反対側で密に配置された
請求項１～８の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記複数のガス孔は、前記第１面側の径が大きく形成された
請求項１～９の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

基板を載置する載置台が内部に配置され、前記載置台の上側に開口が形成された処理容器の前記開口を封止する蓋部材であって、
前記載置台と対向する領域に形成され、マイクロ波を放射する放射部を配置する１又は複数の貫通孔と、
前記処理容器の内部側となる第１面に形成され、前記開口の縁に沿って前記処理容器の内部側に張り出した張出部と、
前記張出部の内部に形成された流路と、
前記第１面に形成され、前記流路と連通する複数のガス孔と、
前記処理容器の外部側となる第２面に形成され、前記流路と連通する供給口と、
を有する蓋部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマ処理装置及び蓋部材に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、チャンバ（処理容器）の上部にリモートプラズマユニットを配置し、クリーニングガスをリモートプラズマユニットによりプラズマ化してチャンバ内に供給する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－３１９０４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、処理容器の上部にマイクロ波を放射する放射部を配置した場合でも、リモートプラズマによるクリーニングを可能とする技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理容器と、蓋部材と、リモートプラズマユニットとを有する。処理容器は、基板を載置する載置台が内部に配置され、載置台の上側に開口が形成されている。蓋部材は、処理容器の開口を封止する。蓋部材は、載置台と対向する領域にマイクロ波を放射する放射部を配置する１又は複数の貫通孔が形成され、処理容器の内部側となる第１面に、開口の縁に沿って処理容器の内部側に張り出した張出部が形成され、張出部の内部に流路が形成され、第１面に流路と連通する複数のガス孔が形成され、処理容器の外部側となる第２面に流路と連通する供給口が形成されている。リモートプラズマユニットは、供給口に接続され、クリーニングガスをプラズマ化して供給口に供給する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、処理容器の上部にマイクロ波を放射する放射部を配置した場合でも、リモートプラズマによるクリーニングを実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る天壁部の構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る天壁部の構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る天壁部の構成の一例を示す拡大図である。

【図5】図５は、実施形態に係る天壁部の構成の他の一例を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置及び蓋部材の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置及び蓋部材が限定されるものではない。

【0009】

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、成膜処理にマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が使用されつつある。このようなプラズマ処理装置では、処理容器の上面を封止する蓋部材に、マイクロ波放射機構などのマイクロ波を放射する放射部を配置し、放射部から処理容器内にマイクロ波を放射してプラズマを生成する。プラズマ処理装置は、マイクロ波を用いることで、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。また、プラズマ処理装置は、マイクロ波を用いることで、高密度プラズマを発生させることができる。

【0010】

ところで、プラズマ処理装置は、成膜処理を行った場合、処理容器内の内壁面等の処理容器内の構造物表面に堆積物が堆積する。そこで、リモートプラズマユニットによりプラズマ化したクリーニングガスを処理容器内に供給して堆積物を除去するクリーニングを行うことが考えられる。リモートプラズマユニットによりプラズマ化したクリーニングガスは、流路が長くなると途中で失活してしまう。このため、従来技術では、プラズマ化したクリーニングガスが流れる流路を短くするため、蓋部材の上など処理容器の上部にリモートプラズマユニットを配置している。しかし、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置は、処理容器の上部に放射部を配置しているため、処理容器の上部にリモートプラズマユニットを配置できない。そこで、処理容器の上部にマイクロ波を放射する放射部を配置した場合でも、リモートプラズマによるクリーニングを可能とする技術が期待されている。

【0011】

［実施形態］
本開示のプラズマ処理装置の一例を説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１００の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１００は、処理容器１０１と、載置台１０２と、ガス供給機構１０３と、排気装置１０４と、マイクロ波導入装置１０５とを有する。

【0012】

処理容器１０１は、半導体ウエハなどの基板Ｗを収容する。処理容器１０１は、内部に載置台１０２が設けられている。載置台１０２には、基板Ｗが載置される。ガス供給機構１０３は、処理容器１０１内にガスを供給する。排気装置１０４は、処理容器１０１内を排気する。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１内にプラズマを生成させるためのマイクロ波を発生させるとともに、処理容器１０１内にマイクロ波を導入する。

【0013】

処理容器１０１は、例えばアルミニウム及びその合金等の金属材料によって形成され、略円筒形状をなしている。処理容器１０１は、板状の天壁部２００及び底壁部１１３と、これらを連結する側壁部１１２とを有している。処理容器１０１は、上面を構成する天壁部２００が着脱可能に構成されている。処理容器１０１は、載置台１０２の上側に開口１０１ａが形成されている。天壁部２００は、処理容器１０１の開口１０１ａに対応した形状に形成され、開口１０１ａを封止する。実施形態では、天壁部２００が本開示の蓋部材に対応する。処理容器１０１の内壁は、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）等によりコーティングされて保護膜が設けられている。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の上部に設けられ、処理容器１０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。マイクロ波導入装置１０５については後で詳細に説明する。

【0014】

天壁部２００は、マイクロ波導入装置１０５の後述するマイクロ波放射機構１４３及びガス導入ノズル１２３が嵌め込まれる複数の貫通孔２０１、２０２を有している。側壁部１１２は、処理容器１０１に隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出口１１４を有している。また、側壁部１１２は、載置台１０２よりも上側となる位置にガス導入ノズル１２４が設けられている。搬入出口１１４は、ゲートバルブ１１５により開閉されるようになっている。

【0015】

底壁部１１３には、開口１１３ａが設けられ、開口１１３ａに接続された排気管１１６を介して排気装置１０４が設けられている。排気装置１０４は、真空ポンプと圧力制御バルブを備えている。排気装置１０４の真空ポンプにより排気管１１６を介して処理容器１０１内が排気される。処理容器１０１内の圧力は、排気装置１０４の圧力制御バルブにより制御される。

【0016】

載置台１０２は、円板状に形成されている。載置台１０２は、金属材料、例えば、表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウム、又はセラミックス材料、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成されている。載置台１０２は、上面に基板Ｗが載置される。載置台１０２は、処理容器１０１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材１２０及び基部部材１２１により支持されている。載置台１０２の外縁部には基板Ｗをガイドするためのガイドリング１８１が設けられている。また、載置台１０２の内部には、基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）が載置台１０２の上面に対して突没可能に設けられている。

【0017】

さらに、載置台１０２には、ヒータ１８２が埋め込まれている。ヒータ１８２は、ヒータ電源１８３から給電されることにより載置台１０２に載置された基板Ｗを加熱する。また、載置台１０２は、熱電対（図示せず）が挿入されており、熱電対からの信号に基づいて、基板Ｗの加熱温度を制御可能とされている。さらに、載置台１０２は、ヒータ１８２の上方に、基板Ｗと同程度の大きさの電極１８４が埋設されている。電極１８４には、高周波バイアス電源１２２が電気的に接続されている。高周波バイアス電源１２２は、載置台１０２にイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する。なお、高周波バイアス電源１２２は、プラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。

【0018】

ガス供給機構１０３は、各種のガスを処理容器１０１内に供給する。ガス供給機構１０３は、ガス導入ノズル１２３、１２４と、ガス供給配管１２５、１２６と、ガス供給部１２７とを有している。ガス導入ノズル１２３は、処理容器１０１の天壁部２００に形成された貫通孔２０２に嵌め込まれている。ガス導入ノズル１２４は、処理容器１０１の側壁部１１２に形成された貫通孔１１２ａに嵌め込まれている。ガス供給部１２７は、ガス供給配管１２５を介して各ガス導入ノズル１２３と接続されている。また、ガス供給部１２７は、ガス供給配管１２６を介して各ガス導入ノズル１２４と接続されている。ガス供給部１２７は、各種のガスの供給源を有する。また、ガス供給部１２７は、各種のガスの供給開始、及び供給停止を行う開閉バルブや、ガスの流量を調整する流量調整部が備えられている。例えば、成膜処理を実施する場合、ガス供給部１２７は、成膜材料を含んだ処理ガスを供給する。また、プラズマクリーニングを実施する場合、ガス供給部１２７は、クリーニングガスを供給する。

【0019】

マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の上方に設けられている。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。

【0020】

マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の天壁部２００と、マイクロ波出力部１３０と、アンテナユニット１４０とを有する。天壁部２００は、処理容器１０１の天板として機能する。マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波を生成するとともに、マイクロ波を複数の経路に分配して出力する。アンテナユニット１４０は、マイクロ波出力部１３０から出力されたマイクロ波を処理容器１０１に導入する。

【0021】

マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波電源と、マイクロ波発振器と、アンプと、分配器とを有している。マイクロ波発振器は、ソリッドステートであり、例えば、８６０ＭＨｚでマイクロ波を発振（例えば、ＰＬＬ発振）させる。なお、マイクロ波の周波数は、８６０ＭＨｚに限らず、２．４５ＧＨｚ、８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等、７００ＭＨｚから１０ＧＨｚの範囲のものを用いることができる。アンプは、マイクロ波発振器によって発振されたマイクロ波を増幅する。分配器は、アンプによって増幅されたマイクロ波を複数の経路に分配する。分配器は、入力側と出力側のインピーダンスを整合させながらマイクロ波を分配する。

【0022】

アンテナユニット１４０は、複数のアンテナモジュールを有する。図１には、アンテナユニット１４０の３つのアンテナモジュールが示されている。各アンテナモジュールは、アンプ部１４２と、マイクロ波放射機構１４３とを有する。マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波を生成するとともに、マイクロ波を分配して各アンテナモジュールに出力する。アンテナモジュールのアンプ部１４２は、分配されたマイクロ波を主に増幅してマイクロ波放射機構１４３に出力する。マイクロ波放射機構１４３は、天壁部２００に設けられている。マイクロ波放射機構１４３は、アンプ部１４２から出力されたマイクロ波を処理容器１０１内に放射する。

【0023】

アンプ部１４２は、位相器と、可変ゲインアンプと、メインアンプと、アイソレータとを有する。位相器は、マイクロ波の位相を変化させる。可変ゲインアンプは、メインアンプに入力されるマイクロ波の電力レベルを調整する。メインアンプは、ソリッドステートアンプとして構成されている。アイソレータは、後述するマイクロ波放射機構１４３のアンテナ部で反射されてメインアンプに向かう反射マイクロ波を分離する。

【0024】

複数のマイクロ波放射機構１４３は、図１に示すように、天壁部２００にそれぞれ配置される。マイクロ波放射機構１４３は、筒状をなす外側導体と、外側導体内に外側導体と同軸状に設けられた内側導体とを有する。また、マイクロ波放射機構１４３は、外側導体と内側導体との間に、マイクロ波伝送路を有する同軸管と、マイクロ波を処理容器１０１内に放射するアンテナ部とを有する。アンテナ部の下面側には、マイクロ波透過板１６３が設けられている。マイクロ波透過板１６３の下面は、処理容器１０１の内部空間に露出している。マイクロ波透過板１６３を透過したマイクロ波は、処理容器１０１内の空間にプラズマを生成する。

【0025】

図２は、実施形態に係る天壁部２００の構成の一例を示す図である。図２には、処理容器１０１の内部側となる天壁部２００の下面２００ａを示した斜視図が示さている。図２に示すように、天壁部２００には、アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３を配置する貫通孔２０１が、７つ設けられている。天壁部２００には、６つが正六角形の頂点となるように貫通孔２０１ａが配置され、さらに１つが正六角形の中心位置に貫通孔２０１ｂとして配置されている。７つの貫通孔２０１は、隣接する貫通孔２０１が等間隔になるように配置されている。７つの貫通孔２０１には、それぞれマイクロ波放射機構１４３が配置される。これにより、天壁部２００は、マイクロ波放射機構１４３が等間隔で配置される。また、天壁部２００には、複数の貫通孔２０２が中央の貫通孔２０１ｂの周囲を囲むように配置されている。複数の貫通孔２０２には、ガス供給機構１０３の複数のガス導入ノズル１２３がそれぞれ嵌め込まれる。なお、天壁部２００に設けるアンテナモジュールの数は、７つに限るものではない。

【0026】

ここで、成膜の流れを簡単に説明する。プラズマ処理装置１００は、載置台１０２に基板Ｗが載置される。プラズマ処理装置１００は、載置台１０２に載置された基板Ｗに対して成膜処理を実施する。例えば、プラズマ処理装置１００は、高周波バイアス電源１２２から載置台１０２にバイアス電力を印加する。また、プラズマ処理装置１００は、ガス供給部１２７から、成膜材料を含む処理ガスを処理容器１０１内に供給しつつ、マイクロ波導入装置１０５からマイクロ波を処理容器１０１内に導入してプラズマを生成し、基板Ｗにシリコン含有膜を成膜する。

【0027】

プラズマ処理装置１００は、成膜処理を行った場合、処理容器１０１内の構造物表面に堆積物が堆積する。そこで、プラズマ処理装置１００は、処理容器１０１内にクリーニングガスを流しつつプラズマを生成して堆積物を除去するプラズマクリーニングを実施する。

【0028】

ここで、マイクロ波導入装置１０５からのマイクロ波によるプラズマクリーニングは、攻撃が強く、処理容器１０１内の部材にダメージが発生する場合がある。一方、リモートプラズマによるプラズマクリーニングは、攻撃が弱く、処理容器１０１内の部材へのダメージを抑えることができる。そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、リモートプラズによるプラズマクリーニングを可能とするため、以下のような構成としている。

【0029】

図１に示すように、天壁部２００は、処理容器１０１の開口１０１ａに対応した形状に形成されている。本実施形態では、処理容器１０１は、略円筒形状に形成されており、開口１０１ａは、処理容器１０１の上側に円形に形成されている。天壁部２００は、処理容器１０１の開口１０１ａに対応して円形に形成されている。天壁部２００は、処理容器１０１の開口１０１ａを封止する。

【0030】

図１及び図２に示すように、天壁部２００は、処理容器１０１の内部側となる下面２００ａの中央部分が略平坦に形成されている。天壁部２００は、下面２００ａの中央部分の載置台１０２と対向する領域に、アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３を配置する貫通孔２０１が形成されている。また、天壁部２００は、下面２００ａに開口１０１ａの縁に沿って処理容器１０１の内部側に張り出した張出部２１０が形成されている。張出部２１０は、下面２００ａの中央部分を囲むように環状に形成されている。

【0031】

図３は、実施形態に係る天壁部２００の構成の一例を示す図である。図３には、処理容器１０１の外部側となる天壁部２００の上面２００ｂ及び側面２００ｃを示した斜視図が示さている。また、図３には、天壁部２００の内部の構成が波線で示されている。波線に示すように、天壁部２００は、張出部２１０の内部に流路２２０が形成されている。流路２２０は、張出部２１０に沿って、張出部２１０の内部に環状に形成されている。天壁部２００は、張出部２１０を張り出させることにより、流路２２０の断面を大きく形成できる。流路２２０は、機械加工のし易さから、内面を略平坦な面を組み合わせた、断面が矩形状な形状に形成されている。これにより、流路２２０の断面を大きくすることができる。また、後述するようにガス孔２２６の穴径を処理容器１０１側で大きい形状とする場合においても、そのような形状のガス孔２２６を形成可能な最低限の肉厚を確保しつつ、流路２２０の断面積を大きくすることができる。天壁部２００は、このように流路２２０の断面を大きくすることにより、プラズマ化されたクリーニングガスの流れが良好となり、また、プラズマ化されたクリーニングガスの失活を抑制できる。

【0032】

天壁部２００は、処理容器１０１の外部側となる面に流路２２０と連通する供給口２３０が形成されている。本実施形態では、天壁部２００の側面２００ｃに流路２２０と連通する供給口２３０が形成されている。天壁部２００は、供給口２３０が形成されている部分が外周側に拡張されている。流路２２０も、供給口２３０が形成されている部分で外周側に拡張されている。

【0033】

天壁部２００は、下面２００ａの張出部２１０に囲まれた中央部分の内部に、流路２２０と連通する中央流路が形成されている。本実施形態では、中央流路として、中央部分の内部に流路２２１が形成されている。流路２２１は、貫通孔２０１ｂを囲むように環状に形成されている。また、本実施形態では、中央流路として、流路２２０と流路２２１とを繋ぐ流路２２２が形成されている。本実施形態では、流路２２２が２つ形成されている。流路２２１及び流路２２２は、内部の体積を大きくするため、断面が矩形状に形成されている。

【0034】

図１に示すように、供給口２３０には、リモートプラズマユニット２４０が接続される。リモートプラズマユニット２４０には、クリーニングの際、クリーニングガスが供給される。リモートプラズマユニット２４０は、供給されたクリーニングガスをプラズマ化して供給口２３０に供給する。プラズマ化されたクリーニングガスは、供給口２３０から流路２２０内を流れ、また、流路２２０から流路２２２、２２１に流れる。

【0035】

図４は、実施形態に係る天壁部２００の構成の一例を示す拡大図である。図４には、天壁部２００の供給口２３０付近の外周側に拡張された部分の流路２２０内の構成が示されている。流路２２０は、下面２００ａ側の内壁に段差２２３が形成されている。段差２２３は、高さの異なる２つの面２２３ａ、２２３ｂと、面２２３ａ、２２３ｂの間の垂直方向の面２２３ｃを含んで構成されている。なお、本実施形態では、段差２２３の面２２３ｃ、２２３ｂの間に傾斜した面２２３ｄがさらに形成されている。

【0036】

図１、図２及び図４に示すように、天壁部２００は、下面２００ａの張出部２１０に囲まれた中央部分に対して、張出部２１０に処理容器１０１の内部側に傾斜した傾斜面２２４が形成されている。また、天壁部２００は、下面２００ａに、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度の変化が形成されている。例えば、天壁部２００は、処理容器１０１の内側面に接続する面に、当該内側面に対して、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度で平坦面２２５が形成されている。平坦面２２５は、下面２００ａに所定角度以上の角度の変化を形成した一例である。本実施形態では、傾斜面２２４の外側に平坦面２２５が形成されている。平坦面２２５は、側壁部１１２に対して直角となるように形成されている。このように平坦面２２５を形成することにより、プラズマ処理の際に天壁部２００の中央部分から伝搬する表面波が処理容器１０１の側壁部１１２に伝搬することを抑制できる。なお、平坦面２２５と側壁部１１２のなす角度が鋭角になるように平坦面２２５に相当する面を設けることで、更に処理容器１０１の側壁部１１２に伝搬する表面波を抑制することが可能となる。

【0037】

図２及び図４に示すように、天壁部２００は、処理容器１０１の内部側となる下面２００ａの張出部２１０に流路２２０と連通する複数のガス孔２２６が形成されている。複数のガス孔２２６は、傾斜面２２４に対して２つの方向に、方向ごとに、段差２２３を構成する２つの面にそれぞれ貫通するように形成されている。本実施形態では、天壁部２００は、略水平方向に貫通するガス孔２２６ａと、略垂直方向に貫通するガス孔２２６ｂがそれぞれ張出部２１０に沿って並べて形成されている。ガス孔２２６ａとガス孔２２６ｂは、１つずつ交互に、周方向に位置が重ならないように互いに違い設けられている。ガス孔２２６ａは、張出部２１０の傾斜面２２４に並べて設けられており、段差２２３を構成する面２２３ｃをそれぞれ貫通する。ガス孔２２６ｂは、張出部２１０の平坦面２２５に並べて設けられており、段差２２３を構成する水平方向の面２２３ａをそれぞれ貫通する。このように、天壁部２００は、略水平方向のガス孔２２６ａを段差２２３の垂直方向の面２２３ｃに設け、略垂直方向のガス孔２２６ｂを段差２２３の水平方向の面２２３ａに設けることで、ガス孔２２６ａ、２２６ｂを形成する機械加工を容易に行うことができる。

【0038】

ガス孔２２６ａは、流路２２０内のクリーニングガスを中心側へ噴出する。ガス孔２２６ｂは、流路２２０内のクリーニングガスを下方へ噴出する。ガス孔２２６（２２６ａ、２２６ｂ）は、下面２００ａ側の径が大きく形成されている。これにより、ガス孔２２６は、穴径が処理容器１０１側で大きくなるので、噴出するクリーニングガスが拡散し易くなるのと共に、ガス孔２２６での異常放電が抑制される。また、天壁部２００は、ガス孔２２６ａとガス孔２２６ｂを互いに違い設けることで、お互いの影響を少なくしたクリーニングガスの噴出が可能になる。

【0039】

また、図２に示すように、天壁部２００は、処理容器１０１の下面２００ａの中央部分に流路２２１と連通する複数のガス孔２２７が形成されている。複数のガス孔２２７は、下面２００ａに対して垂直方向に貫通するように形成されている。ガス孔２２７は、流路２２１内のクリーニングガスを下方へ噴出する。ガス孔２２７も、ガス孔２２６と同様に、下面２００ａ側の径が大きく形成されている。これにより、ガス孔２２７は、穴径が処理容器１０１側で大きくなるので、噴出するクリーニングガスが拡散し易くなるのと共に、ガス孔２２６での異常放電が抑制される。

【0040】

ここで、天壁部２００は、プラズマ化されたクリーニングガスが１つの供給口２３０から流路２２０に供給される。このため、天壁部２００は、ガス孔２２６やガス孔２２７をそれぞれ同様の穴径で均一に配置した場合、供給口２３０側でクリーニングガスの噴出量が多くなり、処理容器１０１内のクリーニングガスの分布が不均一となる。そこで、ガス孔２２６、２２７の位置に応じて、ガス孔２２６、２２７の穴径の変えてをクリーニングガスの噴出を均一化することが考えられる。しかし、ガス孔２２６、２２７の加工精度には、公差があり、ガス孔２２６、２２７の穴径の変えることで、クリーニングガスの噴出を均一化することは難しい。

【0041】

そこで、天壁部２００は、供給口２３０に供給されるプラズマ化されたクリーニングガスが複数のガス孔２２６、２２７から処理容器１０１の内部に均等に噴出されるようにガス孔２２６、２２７の間隔を変えて配置する。天壁部２００は、複数のガス孔２２６及び複数のガス孔２２７を、それぞれ供給口２３０側に対して供給口２３０側の反対側で密に配置する。これにより、天壁部２００は、クリーニングガスの噴出を均一化することができる。

【0042】

次に、プラズマクリーニングの流れを簡単に説明する。プラズマ処理装置１００は、基板Ｗを所定枚数成膜する毎や、所定累積膜厚成膜する毎など、プラズマクリーニングの実施タイミングとなると、プラズマクリーニングを実施する。プラズマクリーニングを実施する際に、プラズマ処理装置１００は、処理容器１０１内をプラズマクリーニングに適した所定の圧力に調整する。そして、プラズマ処理装置１００は、リモートプラズマユニット２４０にクリーニングガスを供給し、リモートプラズマユニット２４０により、クリーニングガスをプラズマ化して供給口２３０から天壁部２００に供給する。供給口２３０に供給されたクリーニングガスは、流路２２０内を流れ、また、流路２２０から流路２２２、２２１に流れて、ガス孔２２６やガス孔２２７から処理容器１０１内に噴出される。プラズマ処理装置１００では、天壁部２００から供給されるクリーニングガスにより、処理容器１０１内のプラズマクリーニングが実施される。

【0043】

ここで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、マイクロ波放射機構１４３などのマイクロ波導入装置１０５が装置上部に並んでおり、また、その合間を縫ってプロセスガスを導入している。これらのレイアウトは、成膜プロセスにおいて重要であるため変更は容易ではない。

【0044】

一方、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、天壁部２００を用いることで、処理容器１０１の上部のマイクロ波導入装置１０５などのレイアウトに影響を与えることなく、リモートプラズマによるクリーニングを実施できる。

【0045】

なお、上記の実施形態では、傾斜面２２４の外側に平坦面２２５を形成した場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。平坦面２２５は、傾斜面２２４の内側や、傾斜面２２４の途中に設けてもよい。また、天壁部２００は、平坦面２２５を設けずに、傾斜面２２４が側壁部１１２と繋がる構成としてもよい。

【0046】

また、上記の実施形態では、ガス孔２２６及びガス孔２２７の下面２００ａ側の径が大きく形成した場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ガス孔２２６及びガス孔２２７の一方又は両方は、略一定の径で形成してもよい。

【0047】

図５は、実施形態に係る天壁部２００の構成の他の一例を示す拡大図である。図５には、天壁部２００の供給口２３０付近の外周側に拡張された部分の流路２２０内の構成が示されている。図５に示す天壁部２００では、傾斜面２２４が側壁部１１２と略面一な面と繋がる構成とされている。また、図５に示す天壁部２００では、ガス孔２２６が略一定の径で形成されている。

【0048】

また、上記の実施形態では、処理容器１０１の側面２００ｃに供給口２３０を形成した場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。供給口２３０は、上面２００ｂのマイクロ波放射機構１４３と重複しない周辺の領域に設けてもよい。

【0049】

以上のように、実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、処理容器１０１と、天壁部２００（蓋部材）と、リモートプラズマユニット２４０とを有する。処理容器１０１は、基板Ｗを載置する載置台１０２が内部に配置され、載置台１０２の上側に開口１０１ａが形成されている。天壁部２００は、処理容器１０１の開口１０１ａを封止する。天壁部２００は、載置台１０２と対向する領域にマイクロ波を放射するマイクロ波放射機構１４３（放射部）を配置する１又は複数の貫通孔２０１が形成され、処理容器１０１の内部側となる下面２００ａ（第１面）に、開口１０１ａの縁に沿って処理容器１０１の内部側に張り出した張出部２１０が形成され、張出部２１０の内部に流路２２０が形成され、下面２００ａに流路２２０と連通する複数のガス孔が形成され、処理容器１０１の外部側となる上面２００ｂ又は側面２００ｃ（第２面）に流路２２０と連通する供給口２３０が形成されている。リモートプラズマユニット２４０は、供給口２３０に接続され、クリーニングガスをプラズマ化して供給口２３０に供給する。これにより、プラズマ処理装置１００は、処理容器１０１の上部に放射部を配置した場合でも、リモートプラズマによるクリーニングを実施できる。また、プラズマ処理装置１００は、張出部２１０を張り出させることにより、流路２２０の断面を大きく形成でき、プラズマ化されたクリーニングガスの流れが良好となり、また、プラズマ化されたクリーニングガスの失活を抑制できる。

【0050】

また、天壁部２００は、下面２００ａの張出部２１０に囲まれた中央部分に対して、張出部２１０に処理容器１０１の内部側に傾斜した傾斜面２２４が形成され、傾斜面２２４に複数のガス孔２２６が形成されている。このように、天壁部２００の張出部２１０に、中央部分に対して、傾斜した傾斜面２２４を形成することにより、処理容器１０１の開口１０１ａの方向から見た孔形状を楕円にすることができ、処理容器１０１でガスが拡散し易くすることができる。また、傾斜面２２４に複数のガス孔２２６を形成することで、水平方向から垂直方向まであらゆる角度でクリーニングガスのラジカルを照射できる。これにより、天壁部２００の下面２００ａのマイクロ波放射機構１４３の配置部分や載置台１０２、処理容器１０１の側壁、底面までラジカルを照射できる。

【0051】

天壁部２００は、複数のガス孔２２６が、傾斜面２２４に対して少なくとも２つの方向に、方向ごとに並べて形成されている。これにより、処理容器１０１内の複数の方向にクリーニングガスを噴出でき、クリーニングガスを処理容器１０１内に早く拡散させることができる。

【0052】

また、天壁部２００は、流路２２０の下面２００ａ側の内壁に段差２２３が形成され、複数のガス孔２２６（２２６ａ、２２６ｂ）が、傾斜面２２４に対して２つの方向に、方向ごとに、段差２２３を構成する２つの面（面２２３ａ、２２３ｃ）にそれぞれ貫通するように形成されている。これにより、ガス孔２２６を形成する機械加工を容易に行うことができる。

【0053】

また、天壁部２００は、下面２００ａに、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度の変化が形成されている。また、天壁部２００は、処理容器１０１の内側面に接続する面に、当該内側面に対して、表面波の伝搬が抑制される所定角度以上の角度で平坦面２２５が形成されている。これにより、天壁部２００の中央部分から伝搬する表面波が処理容器１０１の側壁部１１２に伝搬することを抑制できる。

【0054】

また、天壁部２００は、下面２００ａの張出部２１０に囲まれた中央部分の内部に、流路２２０と連通する中央流路（流路２２１、２２２）が形成され、中央部分に中央流路と連通する複数のガス孔２２７が形成さている。これにより、天壁部２００の中央部分からクリーニングガスを噴出でき、クリーニングガスを処理容器１０１内に早く拡散させることができる。

【0055】

また、天壁部２００は、供給口２３０に供給されるプラズマ化されたクリーニングガスが複数のガス孔２２６、２２７から処理容器１０１の内部に均等に噴出されるように複数のガス孔２２６、２２７の間隔を変えて配置されている。これにより、クリーニングガスを処理容器１０１の内部に均等に噴出できる。

【0056】

また、天壁部２００は、複数のガス孔２２６、２２７が、供給口２３０側に対して供給口２３０側の反対側で密に配置されている。これにより、クリーニングガスを処理容器１０１の内部に均等に噴出できる。

【0057】

また、複数のガス孔２２６、２２７は、下面２００ａ側の径が大きく形成されている。これにより、ガス孔２２６、２２７から噴出するクリーニングガスを拡散し易くすることができると共に、ガス孔２２６、２２７での異常放電が抑制される。

【0058】

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0059】

例えば、上記の実施形態では、基板Ｗを半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１００ プラズマ処理装置
１０２ 載置台
１０１ 処理容器
１０１ａ 開口
１０５ マイクロ波導入装置
１４０ アンテナユニット
１４３ マイクロ波放射機構
２００ 天壁部
２００ａ 下面
２００ｂ 上面
２００ｃ 側面
２０１、２０２ 貫通孔
２１０ 張出部
２２０ 流路
２２３ 段差
２２４ 傾斜面
２２５ 平坦面
２２６、２２６ａ、２２６ｂ ガス孔
２３０ 供給口
２４０ リモートプラズマユニット
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】