等离子体处理装置及等离子体处理方法 技术领域 本发明涉及用于对半导体晶圆等被处理体实施等离子体处理的等离子体处理装 置及等离子体处理方法。
背景技术 在半导体器件的制造工序中， 对作为被处理体的半导体晶圆进行蚀刻、 灰化、 成膜 等各种处理。 这些处理可采用在能够保持为真空气氛的处理容器内对半导体晶圆实施等离 子体处理的等离子体处理装置。
近年来， 半导体晶圆的大型化和器件的微细化得到发展， 与此相对应， 寻求改善等 离子体处理的效率性 ( 例如成膜率 ) 和晶圆面内的处理均匀性。因此， 在等离子体处理装 置的处理容器内， 在用于载置半导体晶圆的载置台中埋设电极， 向该电极供给高频电力， 在 对半导体晶圆施加偏置电压的同时进行等离子体处理的方法受到瞩目 ( 例如专利文献 1)。
在向载置台的电极供给高频电力的情况下， 与埋设在载置台中的电极隔着等离子 体生成空间地配置的接地电位的导电性构件成为相对电极。即， 在向载置台的电极供给偏 压用的高频电力时， 形成有从该载置台经由等离子体向相对电极、 再从相对电极经由处理 容器的壁等返回到偏压用高频电源的地线的高频电流的路径 (RF 回路 )。在该高频电流的 路径并未稳定地形成的情况下， 在处理容器内生成的等离子体的电位 (Vp) 的振幅变大， 难 以进行稳定的等离子体处理。另外， 在等离子体电位的振幅较大时， 特别是在几十 Pa 以下 的较低压力下的处理中， 通常由铝等形成的相对电极的表面有可能因等离子体的作用被溅 蚀而发生污染。为了抑制等离子体电位的振动， 需要充分地确保相对电极的面积。但是， 在 专利文献 1 那样的以往技术的微波等离子体处理装置中， 由于在处理容器的上部配置有微 波透过板， 因此， 与平行平板方式等的等离子体处理装置不同， 在充分地确保相对电极的面 积方面存在装置构造上的制约。
由此， 对于微波等离子体处理装置， 提出了一种在处理容器的内侧、 即微波透过板 的周缘部设置能够装卸的硅、 铝制的环状的相对电极的等离子体处理装置 ( 例如专利文献 2、 3)。在这些专利文献 2、 3 的以往技术中， 通过充分地确保相对电极的面积， 能够使向载置 台供给高频电力时的等离子体的电位 (Vp) 稳定化。但是， 由于专利文献 2、 3 的相对电极紧 密贴合于微波透过板， 因此， 用于导入微波的有效面积变窄， 微波的导入自身不稳定， 有可 能不会在处理容器内稳定地生成等离子体。 另外， 在微波等离子体处理装置中， 由于在微波 透过板的正下方生成等离子体， 因此， 在微波透过板附近的区域中电子温度最高。因此， 在 像专利文献 2、 3 那样使相对电极紧密贴合于微波透过板地突出到处理空间中的情况下， 相 对电极的顶端易于被等离子体磨削， 也有可能发生污染。
专利文献 1 ： 国际公开 WO 2009/123198 A1
专利文献 2 ： 日本特开平 9-266095 号公报
专利文献 3 ： 日本特开平 10-214823 号公报
发明内容 发明要解决的问题
本发明即是鉴于上述情况而做成的， 其目的在于在向载置被处理体的载置台的电 极供给偏压用高频电力的方式的等离子体处理装置中， 抑制等离子体电位的振动， 生成稳 定的等离子体， 并防止由金属制的相对电极的溅蚀导致产生污染。
用于解决问题的方案
本发明的等离子体处理装置包括 ： 处理容器， 其上部开口， 使用等离子体来处理被 处理体 ； 载置台， 其用于在上述处理容器内载置被处理体 ； 第 1 电极， 其埋设在上述载置台 中， 用于对被处理体施加偏置电压 ； 电介质板， 其堵塞上述处理容器的开口而划分出等离子 体生成空间， 并使微波透过而将微波导入到上述处理容器内 ； 平面天线， 其设置在上述电介 质板的上方， 用于将由微波产生装置产生的上述微波经由上述电介质板导入到上述处理容 器内 ； 盖构件， 其配置在上述处理容器的上部， 呈环状， 并且， 在该盖构件的内周侧具有朝向 上述等离子体生成空间突出的抵接支承部， 用该抵接支承部的上表面支承上述电介质板的 外周部 ； 环状的扩张突出部， 其与上述电介质板之间空开间隔地从上述处理容器或者上述 抵接支承部朝向上述处理容器内的等离子体生成空间突出， 构成隔着上述等离子体生成空 间而与上述第 1 电极成对的第 2 电极的至少一部分 ； 空间， 其形成在上述扩张突出部的上表 面与上述电介质板的下表面之间。
本发明的等离子体处理装置优选上述扩张突出部的上表面与上述电介质板的下 表面之间的间隔在 10mm ～ 30mm 的范围内。
本发明的等离子体处理装置还优选上述扩张突出部以其顶端不到达被载置于上 述载置台上的被处理体的端部的上方的突出量设置。
本发明的等离子体处理装置还优选设有用于向上述电介质板与上述扩张突出部 之间的空间中导入处理气体的气体导入口。
另外， 本发明的等离子体处理装置可以是上述扩张突出部与上述盖构件一体形 成， 或者可以是上述扩张突出部与上述处理容器一体形成。 另外， 上述扩张突出部既可以是 固定于上述盖构件上的辅助电极构件， 也可以是固定于上述处理容器上的辅助电极构件。
本发明的等离子体处理装置还优选在上述扩张突出部的表面设有凹凸。
本发明的等离子体处理装置还优选上述第 2 电极的面向上述等离子体生成空间 的表面积与上述载置台中的上述第 1 电极的埋设区域的面积之比在 1 ～ 5 的范围内。
本发明的等离子体处理装置还优选在上述扩张突出部的表面还设有保护膜。 在这 种情况下， 优选上述保护膜由硅形成。
本发明的等离子体处理装置还优选至少沿着上述处理容器的比上述载置台的载 置面的高度低的位置的内壁还设置绝缘板。在这种情况下， 上述绝缘板形成至到达与上述 处理容器的下部连接设置的排气室的位置。
本发明的等离子体处理方法利用下述等离子体处理装置在处理容器内生成等离 子体， 利用该等离子体来处理被处理体， 上述等离子体处理装置包括 ： 处理容器， 其上部开 口， 使用等离子体来处理被处理体 ； 载置台， 其用于在上述处理容器内载置被处理体 ； 第1 电极， 其埋设在上述载置台中， 用于对被处理体施加偏置电压 ； 电介质板， 其堵塞上述处理 容器的开口而划分出等离子体生成空间， 并使微波透过而将微波导入到上述处理容器内 ；
平面天线， 其设置在上述电介质板的上方， 用于将由微波产生装置产生的上述微波经由上 述电介质板导入到上述处理容器内 ； 盖构件， 其配置在上述处理容器的上部， 呈环状， 并且， 在该盖构件的内周侧具有朝向上述等离子体生成空间突出的抵接支承部， 用该抵接支承部 的上表面支承上述电介质板的外周部 ； 环状的扩张突出部， 其与上述电介质板之间空开间 隔地从上述处理容器或者上述抵接支承部朝向上述处理容器内的等离子体生成空间突出， 构成隔着上述等离子体生成空间而与上述第 1 电极成对的第 2 电极的至少一部分 ； 空间， 其 形成在上述扩张突出部的上表面与上述电介质板的下表面之间。在这种情况下， 处理压力 也可以是 40Pa 以下。
发明的效果
由于本发明的等离子体处理装置包括与电介质板之间空开间隔地从处理容器或 者抵接支承部朝向等离子体生成空间突出、 构成隔着等离子体生成空间而与第 1 电极成对 的第 2 电极的至少一部分的扩张突出部， 因此， 能充分地确保第 2 电极的面积， 能够抑制等 离子体电位 (Vp) 的振动。另外， 通过增大第 2 电极的面积， 也能抑制因等离子体的作用溅 蚀第 2 电极的表面， 能够防止污染。另外， 通过以足够的面积确保第 2 电极的面积， 也能够 抑制其他部位的短路、 异常放电。并且， 由于与电介质板之间空开间隔地设置扩张突出部， 因此， 不会缩小电介质板的有效面积， 能够导入足够的微波功率而使在处理容器内形成的 等离子体稳定化。 附图说明 图 1 是本发明的第 1 实施方式的等离子体处理装置的概略剖视图。
图 2A 是将图 1 的主要部分放大表示的剖视图。
图 2B 是表示盖构件的外观的立体图。
图 3A 是表示平面天线的构造的图。
图 3B 是表示针对不同的处理压力和间隙计测处理容器内的电子密度和电子温度 的结果的图表。
图 4 是表示控制部的构造的说明图。
图 5 是本发明的第 2 实施方式的等离子体处理装置的主要部分剖视图。
图 6 是本发明的第 3 实施方式的等离子体处理装置的主要部分剖视图。
图 7 是本发明的第 4 实施方式的等离子体处理装置的主要部分剖视图。
图 8 是本发明的第 5 实施方式的等离子体处理装置的主要部分剖视图。
图 9A 是表示在偏压用电极面积相对于相对电极表面积不充分的情况下对载置台 的电极施加高频电压时载置台的电位的说明图。
图 9B 是表示在偏压用电极面积相对于相对电极表面积充分的情况下对载置台的 电极施加高频电压时载置台的电位的说明图。
图 10 是表示等离子体氧化处理中的铝 (Al) 污染的量与 Vmax 的关系的标绘图。
图 11 是表示等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的 关系的图表。
图 12 是表示另一种条件下的等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。
图 13 是表示又一种条件下的等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。
图 14 是表示又一种条件下的等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。
图 15 是表示又一种条件下的等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。
图 16 是表示又一种条件下的等离子体氧化处理中的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。
图 17 是表示改变处理压力和相对电极面积比来进行等离子体氧化处理的情况下 的 Vmax( 纵轴 ) 与铝 (Al) 污染的量的标绘图。
图 18A 是表示等离子体氮化处理中的晶圆中央部的氧量的测定结果的图表。
图 18B 是表示等离子体氮化处理中的晶圆缘部的氧量测定结果的图表。
图 19 是本发明的第 3 实施方式的等离子体处理装置的变形例的主要部分剖视图。 具体实施方式 下面， 参照附图详细说明本发明的实施方式。
第 1 实施方式
图 1 是示意地表示本发明的等离子体处理装置的第 1 实施方式的等离子体处理装 置 100 的概略结构的剖视图。另外， 图 2A 是将图 1 的主要部分放大表示的剖视图。图 2B 是作为等离子体处理装置 100 的构成构件的盖构件的外观立体图。图 3A 是表示图 1 的等 离子体处理装置 100 的平面天线的俯视图。
等离子体处理装置 100 构成为这样的 RLSA 微波等离子体处理装置 ： 利用具有多 个缝隙状的孔的平面天线、 特别是 RLSA(Radial Line Slot Antenna ： 子午线缝隙天线 ) 向 处理容器内导入微波， 从而使处理容器内能够产生高密度且低电子温度的微波激发等离子 体。 在等离子体处理装置 100 中， 能够利用具有 1×1010/cm3 ～ 5×1012/cm3 的等离子体密度 且具有 0.7eV ～ 2eV 的低电子温度的等离子体进行处理。因而， 在各种半导体装置的制造 过程中， 例如目的在于将被处理体的硅氧化而形成氧化硅膜 ( 例如 SiO2 膜 ) 或者将被处理 体的硅氮化而形成氮化硅膜 ( 例如 SiN 膜 ) 时， 能够较佳地应用等离子体处理装置 100。
等离子体处理装置 100 具有气密地构成、 用于收容作为被处理体的半导体晶圆 ( 以下简记作 “晶圆” )W 的大致圆筒状的处理容器 1。该处理容器 1 是接地电位， 例如由铝 或其合金或者不锈钢等金属材料构成。另外， 处理容器 1 也可以不是一个容器而被分割成 多个部分。另外， 在处理容器 1 的上部设有用于向等离子体生成空间 S 中导入微波的能够 开闭的微波导入部 26。即， 在处理容器 1 的上端部配置有微波导入部 26。另外， 在处理容 器 1 的下部连结有排气室 11。在处理容器 1 中形成有多个冷却水流路 3a， 能够将处理容器 1 的壁冷却。 因而， 能抑制由等离子体的热量所引起的热膨胀导致发生处理容器 1 的壁与微 波导入部 26 的接触面部的错位、 等离子体损伤， 防止密封性降低、 产生微粒。
在处理容器 1 内设有用于水平地支承晶圆 W 的载置台 5， 该载置台 5 以利用从排 气室 11 的底部中央向上方延伸的圆筒状的支承部 4 支承的状态设置。作为构成载置台 5 和支承部 4 的材料， 例如能够列举出石英、 AlN、 Al2O3 等陶瓷材料， 但其中优选导热性良好的
AlN。 另外， 在载置台 5 中埋入有电阻加热型的加热器 5a， 通过自例如作为 200V 的交流电源 的加热器电源 6 供电来加热载置台 5， 利用该热量加热作为被处理体的晶圆 W。在将加热器 5a 和加热器电源 6 连接起来的供电线 6a 上设有用于对 RF( 高频 ) 进行滤波的滤箱 45。载 置台 5 的温度利用插入到载置台 5 中的未图示的热电偶来测定， 根据来自热电偶的信号控 制加热器电源 6， 能够在例如室温～ 800℃的范围内稳定地控制温度。
另外， 在载置台 5 的内部的表面侧， 在加热器 5a 的上方埋设有作为第 1 电极的偏 压用的电极 7。该电极 7 埋设在与载置于载置台 5 上的晶圆 W 大致对应的区域中。作为电 极 7 的材质， 例如能够采用钼、 钨等导电性材料。电极 7 例如形成为网状、 网格状、 螺旋状等 形状。另外， 以覆盖载置台 5 的表面及侧壁的整个面的方式设有罩 8a。罩 8a 用于防止等离 子体作用于载置台 5 而溅蚀载置台 5 从而导致金属污染。为了引导晶圆 W， 在该罩 8a 的表 面设有大于晶圆尺寸、 深度与晶圆 W 的厚度大致相同的凹坑 ( 槽 )。将晶圆 W 配置在该凹坑 中。另外， 为了将处理容器 1 内均匀排气， 在载置台 5 的周围环状地设有石英制的隔板 8b。 该隔板 8b 具有多个孔 8c， 利用支柱 ( 未图示 ) 来支承该隔板 8b。并且， 用于支承晶圆 W 并 使其升降的多个晶圆支承销 ( 未图示 ) 能够相对于载置台 5 的表面突出或没入地设置在载 置台 5 中。 在处理容器 1 的底壁 1a 的大致中央部形成有圆形的开口部 10， 在底壁 1a 上连接 设有用于将处理容器 1 内部均匀地排气的排气室 11， 该排气室 11 与该开口部 10 相连通， 朝 向下方突出。在排气室 11 的侧面形成有排气口 11b， 在排气口 11b 连接有排气管 23。在该 排气管 23 上连接有包含真空泵的排气装置 24。 于是， 通过使该排气装置 24 工作， 处理容器 1 内的气体被均匀地排出到排气室 11 的空间 11a 内， 经由排气管 23 被排出。由此， 处理容 器 1 内能够高速地减压至规定的真空度、 例如 0.133Pa。 另外， 排气管 23 也可以连接于排气 室 11 的底面。另外， 排气室 11 也可以形成在处理容器 1 的内部。
另外， 在处理容器 1 的侧壁 1b 上设有用于将晶圆 W 搬入或搬出的搬入搬出口及用 于开闭该搬入搬出口的闸阀 ( 均未图示 )。
处理容器 1 的上部成为开口部， 微波导入部 26 能够以堵塞该开口部的方式气密 地配置在该开口部。该微波导入部 26 能够利用未图示的开闭机构来开闭。微波导入部 26 作为主要构造， 自载置台 5 侧起按顺序具有盖构件 27、 微波透过板 28、 平面天线 31、 滞波件 33， 并且， 利用例如由 SUS、 铝、 铝合金等材质构成的导电性的罩 34 以覆盖滞波件 33 的方式 覆盖微波导入部 26。罩 34 的外周部利用环状的按压环 35 隔着固定构件 36 固定在盖构件 27 上。
盖构件 27 是接地电位， 由与处理容器 1 相同的材质形成。在本实施方式中， 在环 状的盖构件 27 上形成有开口部。盖构件 27 的内周部分暴露于处理容器 1 内的等离子体生 成空间 S 中， 构成与作为下部电极的载置台 5 的电极 7 相对的、 作为第 2 电极的相对电极。 环状的盖构件 27 的内周面形成比处理容器 1 的内壁面朝向等离子体生成空间 S 突出的突 出部 60。如图 2A、 图 2B 所示， 突出部 60 具有抵接支承部 60A 和扩张突出部 60B， 抵接支承 部 60A 位于突出部 60 的上表面， 与微波透过板 28 抵接来支承微波透过板 28 ； 扩张突出部 60B 比该抵接支承部 60A 进一步朝向处理容器 1 内的等离子体生成空间 S 中较大程度地突 出。抵接支承部 60A 和扩张突出部 60B 形成高度差， 在抵接支承部 60A 上配置有微波透过 板 28 时， 在微波透过板 28 与扩张突出部 60B 之间形成有环状的空间 S1。在本实施方式中，
该扩张突出部 60B 是核心地发挥相对电极的功能的部分。另外， 空间 S1 构成等离子体生成 空间 S 的一部分。
另外， 在盖构件 27 的抵接支承部 60A 的内周面上， 在多处 ( 例如 32 处 ) 均等地设 有气体导入口 15a。 即， 在抵接支承部 60A 和扩张突出部 60B 之间形成有高度差的抵接支承 部 60A 的壁上， 以环状分散地开设有气体导入口 15a。各气体导入口 15a 面向空间 S1 地开 口， 从而分别能够向空间 S1 中导入处理气体。 从这些气体导入口 15a 分别设有向盖构件 27 的内部倾斜地延伸的气体导入通路 15b。另外， 气体导入通路 15b 也可以水平地形成。各气 体导入通路 15b 与沿水平方向形成在盖构件 27 和处理容器 1 的上部之间的环状通路 13 相 连通。由此， 能够向处理容器 1 内的等离子体生成空间 S 及空间 S 1 中均匀地供给处理气 体。
在处理容器 1 和盖构件 27 的抵接部， 沿着环状通路 13 在环状通路 13 的外侧和内 侧配置有例如 O 型密封圈等的密封构件 9a、 9b， 由此， 能够保持抵接部的气密状态。即， 在 微波导入部 26 关闭的状态下， 成为处理容器 1 的侧壁 1b 的上端面与具有开闭功能的盖构 件 27 之间被密封构件 9a、 9b 密封的状态。密封构件 9a、 9b 例如由 ( 商品名 ： 杜邦公司制 ) 等的氟系橡胶材料构成。另外， 在盖构件 27 的外周面形成有多个制冷剂流路 27a。通过向制冷剂流路 27a 中流入制冷剂， 能够将盖构件 27 和微波透过板 28 的外周部冷 却。 由此， 能够防止由等离子体的热量所引起的热膨胀导致接触面部位发生错位， 从而能够 防止密封性降低、 产生微粒。
作为电介质板的微波透过板 28 由电介质、 例如石英、 Al2O3、 AlN、 蓝宝石、 SiN 等陶 瓷构成。微波透过板 28 起到使来自平面天线 31 的微波透过而将微波导入到处理容器 1 内 的等离子体生成空间 S 中的微波导入窗的功能。微波透过板 28 的下表面 ( 载置台 5 侧 ) 并不限定于平坦状， 为了使微波均匀化而使等离子体稳定化， 例如也可以形成凹部、 槽。
微波透过板 28 的外周部借助密封构件 29 以气密状态支承在盖构件 27 的突出部 60 的抵接支承部 60A 上。因而， 在微波导入部 26 关闭的状态下， 利用处理容器 1 和微波透 过板 28 划分出等离子体生成空间 S， 而且， 等离子体生成空间 S 被保持成气密状态。
平面天线 31 呈圆板状， 在微波透过板 28 的上方利用罩 34 的外周部卡定。该平面 天线 31 例如由表面镀金或镀银的铜板、 铝板、 镍板、 黄铜板等金属板构成， 具有用于放射微 波等电磁波的许多个缝隙孔 32。该缝隙孔 32 贯穿平面天线 31 地形成， 两个孔成对地排列 成规定的图案。
例如， 如图 3A 所示， 缝隙孔 32 呈长槽状， 典型地， 相邻的缝隙孔 32 相互间配置成 “T” 字状， 这些多个缝隙孔 32 配置成同心圆状。缝隙孔 32 的长度、 排列间隔与波导管 37 内 的微波的波长 (λg) 相应地决定， 例如缝隙孔 32 的间隔配置为 λg/4 ～ λg。另外， 在图 3A 中， 用 Δr 表示形成为同心圆状的相邻的缝隙孔 32 相互间的间隔。另外， 缝隙孔 32 也可 以是圆形状、 圆弧状等其他的形状。并且， 缝隙孔 32 的配置形态并没有特别的限定， 除了同 心圆状之外， 例如也可以配置成螺旋状、 放射状。
滞波件 33 具有比真空的介电常数大的介电常数， 其设置在平面天线 31 的上表面。 该滞波件 33 例如由石英、 陶瓷、 聚四氟乙烯等氟系树脂、 聚酰亚胺系树脂构成。而且， 由于 在真空中微波的波长变长， 因此， 具有缩短微波的波长来调整等离子体的功能。另外， 平面 天线 31 与微波透过板 28 之间、 滞波件 33 与平面天线 31 之间各自既可以紧密贴合， 也可以分开， 但优选紧密贴合。
在罩 34 中形成有制冷剂流路 34a， 通过向制冷剂流路 34a 中流通制冷剂， 能将罩 34、 滞波件 33、 平面天线 31、 微波透过板 28 和盖构件 27 冷却。由此， 能够防止这些构件变 形、 破损， 能够生成稳定的等离子体。另外， 平面天线 31 及罩 34 接地。
在罩 34 的上部中央形成有开口部 34b， 在该开口部 34b 上连接有波导管 37。在该 波导管 37 的端部通过匹配电路 38 连接有微波产生装置 39。由此， 由微波产生装置 39 产生 的、 例如频率 2.45GHz 的微波能够通过波导管 37 向上述平面天线 31 传输。作为微波的频 率， 也可以采用 8.35GHz、 1.98GHz 等。
波导管 37 具有自上述罩 34 的开口部 34b 向上方延伸的截面圆筒状的同轴波导管 37a 和通过模式转换器 40 连接于该同轴波导管 37a 的上端部的、 沿水平方向延伸的矩形波 导管 37b。矩形波导管 37b 和同轴波导管 37a 之间的模式转换器 40 具有将以 TE 模式在矩 形波导管 37b 内传播的微波转换为 TEM 模式的功能。在该同轴波导管 37a 的中心， 内导体 41 从模式转换器 40 向平面天线 31 延伸， 内导体 41 的下端部连接固定于平面天线 31 的中 心。另外， 利用平面天线 31 和罩 34 形成扁平波导路。由此， 微波通过同轴波导管 37a 的内 导体 41 被导入到平面天线 31 的中央部， 自平面天线 31 的中央部以放射状高效且均匀地传 播。 接着， 说明等离子体处理装置 100 的气体供给构造。如图 2A 放大所示， 在处理容 器 1 的侧壁 1b 的任意处 ( 例如均等的 4 处 )， 沿铅垂方向贯穿侧壁 1b 的内部和底壁 1a 地 形成有多个气体供给通路 12。气体供给通路 12 与形成在处理容器 1 的侧壁 1b 的上端部 和盖构件 27 的下端部的接触面部的环状通路 13 相连续。环状通路 13 经由气体供给通路 12、 气体供给管 12a 与气体供给装置 16 相连接。另外， 也可以是沿水平方向形成气体供给 通路而将气体供给装置 16 从处理容器 1 的侧面连接于环状通路 13 的构造。
环状通路 13 是在处理容器 1 的上端面和盖构件 27 的下端面的抵接部分由台阶部 18 和台阶部 19 形成的气体流路。台阶部 18 设置在盖构件 27 的下表面。台阶部 19 设置在 处理容器 1 的侧壁 1b 的上端面。该环状通路 13 以包围处理容器 1 内的等离子体生成空间 S 的方式沿大致水平方向形成为环状。另外， 也可以通过在处理容器 1 的侧壁 1b 的上端面 或盖构件 27 的下表面形成槽 ( 凹部 ) 来形成环状通路 13。环状通路 13 具有作为将气体均 等分配地向各气体导入通路 15b 供给的气体分配部件的功能， 起到防止处理气体偏倚地供 给到指定的气体导入口 15a 而被不均匀地供给到处理容器 1 内的功能。这样， 在本实施方 式中， 能够将来自气体供给装置 16 的处理气体经由各气体供给通路 12、 环状通路 13、 各气 体导入通路 15b 从例如 32 处的气体导入口 15a 均匀地导入到处理容器 1 内的等离子体生 成空间 S 及空间 S1 中， 因此， 能够提高处理容器 1 内的等离子体的均匀性。
接下来， 对载置于载置台 5 上的晶圆 W 施加偏置电压的偏置电压施加部件进行说 明。 在埋设于载置台 5 中的电极 7 上， 借助在支承部 4 中通过的供电线 42、 匹配箱 (M.B.)43 连接有偏压施加用的高频电源 44， 能够对晶圆 W 施加高频偏压。如上所述， 在用于将来自 加热器电源 6 的电力向加热器 5a 供给的供电线 6a 上设有滤箱 45。而且， 匹配箱 43 和滤 箱 45 通过屏蔽箱 46 相连结而单元化， 安装在排气室 11 的底部。屏蔽箱 46 例如由铝、 SUS 等导电性材料形成。在屏蔽箱 46 内配备有连接于供电线 42 的铜等材质的导电板 47， 屏蔽 箱 46 与匹配箱 43 内的匹配电路 ( 未图示 ) 相连接。通过使用导电板 47， 能够增大与供电
线 42 的接触面积， 从而能够减少接触阻力而降低连接部分的电流损失。这样， 在本实施方 式的等离子体处理装置 100 中， 通过屏蔽箱 46 将匹配箱 43 和滤箱 45 相连结而单元化， 直 接连接于处理容器 1 的下部， 因此， 能降低自高频电源 44 向电极 7 供给的高频电力的损失， 能提高电力消耗效率而稳定地供给电力。由此， 由于能够对载置在载置台 5 上的晶圆 W 稳 定地施加高频偏压， 因此， 在处理容器 1 内生成的等离子体稳定化， 能够均匀地进行等离子 体处理。
如上所述， 作为上述盖构件 27 的一部分， 在上述盖构件 27 的内周侧形成有具有抵 接支承部 60A 和扩张突出部 60B 的突出部 60。 通过这样一体地形成盖构件 27 和突出部 60， 能够确保导热性和导通性。突出部 60 的扩张突出部 60B 具有上表面 60B1、 顶端面 60B2 和 下表面 60B3。 上述突出部 60 面向等离子体生成空间 S 地形成， 是起到隔着等离子体生成空 间 S 而与作为第 1 电极的载置台 5 的电极 7 相对的相对电极 ( 第 2 电极 ) 的功能的主要部 分。具体地讲， 从图 2A 中圆圈所示的部位 A 起在突出部 60 的露出的表面 ( 即， 抵接支承部 60A 的表面及扩张突出部 60B 的上表面 60B1、 顶端面 60B2 和下表面 60B 3) 迂回而到达图 2A 中圆圈所示的部位 B( 与上部衬套 49a 相抵接的抵接端 ) 的表面是起到相对电极的功能 的部分 ； 前述的部位 A 是图 2A 中的盖构件 27 的抵接支承部 60A 与微波透过板 28 抵接的抵 接部位的端部 ； 前述的部位 B 是抵接支承部 60A 的露出的下表面的端部。在本实施方式中， 盖构件 27 的从部位 A 到部位 B 的环状的内周表面露出到等离子体生成空间 S 中并以环状 形成相对电极。通过这样使主要成为相对电极的环状的构件突出到等离子体生成空间中， 即使在由于包括微波透过板 28 而难以在载置台 5 的正上方位置配置相对电极的 RLSA 方式 的等离子体处理装置 100 中， 也能够确保相对电极的表面积足够大。 在本实施方式的等离子体处理装置 100 中， 相对于下部电极起到相对电极的功能 的部分露出到等离子体生成空间 S 中， 而且， 能够定义为是处于接地电位的导电性构件。另 外， 如后所述， 由于能够在相对电极的表面设置保护膜 48， 因此， “露出到等离子体生成空间 S 中” 也包含被保护膜 48 覆盖的状态。另外， 作为用于起到相对电极的功能的更具体的定 义， 例如也能够将相对电极是具有在载置台 5 的晶圆载置面的上方面向等离子体生成空间 S 的露出表面、 且在处理容器 1 内生成等离子体的情况下暴露于 1×1011/cm3 以上的电子密 度的等离子体中的导电性构件作为一个标准。 但是， 上述电子密度的值终究是例示， 并不限 定于该数字。例如， 图 3B 表示在等离子体处理装置 100 中改变处理压力和间隙 G( 从晶圆 W 的表面到微波透过板 28 的距离 ) 的情况下， 在处理容器 1 内的微波透过板 28 的中心部正下 方部位计测电子密度和电子温度的结果。这样， 在处理容器 1 内生成的等离子体的电子密 度、 电子温度也根据处理压力、 间隙 G 而变化， 因此， 优选与处理压力、 间隙 G 相应地调节相 对电极表面积。另外， 间隙 G 例如优选在 50mm ～ 150mm 的范围内， 更优选为 70mm ～ 120mm 的范围内。
作为起到露出到等离子体生成空间 S 的相对电极的功能的部分的面积 ( 在本说明 书中有时记作 “相对电极表面积” ) 与载置台 5 中的电极 7 的埋设区域的面积 ( 在本说明书 中有时记作 “偏压用电极面积” ) 的面积比， 优选为 1 以上， 更优选在 1 ～ 5 的范围内， 进一 步优选在 1 ～ 4 的范围内， 最好在 2 ～ 4 的范围内。在相对电极表面积与偏压用电极面积 之比 ( 相对电极表面积 / 偏压用电极面积 ) 小于 1 时， 等离子体电位的振动变大， 无法在处 理容器 1 内生成稳定的等离子体， 并且， 相对电极附近的等离子体的溅蚀作用增强， 相对电
极的表面被磨削， 有可能导致铝污染。另外， 相对电极表面积与偏压用电极面积之比 ( 相对 电极表面积 / 偏压用电极面积 ) 可以说是越大越好， 但鉴于装置尺寸和构造上的制约， 使上 限为 5 即可， 优选上限为 4 以下。另外， 载置台 5 中的电极 7 的埋设区域的面积是指， 将例 如网状、 网格状、 螺旋状等具有开口、 间隙的形状的电极 7 包含开口、 间隙的部分在内地考 虑为一个平面的情况下的该平面区域的面积。
起到相对电极的功能的突出部 60 的顶端部 ( 扩张突出部 60B 的顶端面 60B2) 优选 为不到达被载置于载置台 5 上的晶圆 W 的上方 ( 晶圆 W 的周缘端的位置 PWE) 的突出长度。 突出部 60 的顶端到达比晶圆 W 周缘端的位置 PWE 靠内侧的位置时， 在处理容器 1 内生成的 高密度且均匀的等离子体的大小小于晶圆尺寸， 晶圆 W 周缘部的等离子体密度减小， 有可 能对晶圆 W 外周部的处理内容的均匀性产生不良影响。另一方面， 起到相对电极的功能的 突出部 60 的基端部为与其顶端部 ( 顶端面 60B2) 相反一侧 ( 处理容器 1 的侧壁 1b 侧 ) 的 与侧壁 1b 相抵接的抵接端， 但在本实施方式中， 突出部 60 的直到处于其中段的部位 B 为止 的部分露出到等离子体生成空间 S 内即可。即， 在本实施方式中， 起到相对电极的功能的突 出部 60 的露出的下表面 60B3 的端部成为图 2A 中部位 B 所示的与上部衬套 49a 接触的接 点。 另外， 面向空间 S1 的扩张突出部 60B 的上表面 60B1 与微波透过板 28 的下表面分 开地配置。即， 扩张突出部 60B 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地朝向等离子体生成空 间 S 突出。这样， 通过在微波透过板 28 和扩张突出部 60B 之间空开间隔 L1， 不会缩窄微波 透过板 28 的用于导入微波的有效面积， 能够确保作为相对电极的表面积足够大。另外， 空 间 S1 成为等离子体生成空间 S 的一部分， 在空间 S1 中也能够生成等离子体， 因此， 能够稳 定地维持处理容器 1 内的等离子体。相对于此， 在像以往的等离子体处理装置那样不设置 间隔 L1 而使微波透过板 28 和扩张突出部 60B 紧密贴合的情况下， 在处理容器 1 内欲增大 相对电极的表面积时， 需要增大微波透过板 28 向中心侧的突出量。于是， 在生成等离子体 时， 微波透过板 28 的有效面积减少与扩张突出部 60B 的上表面 60B1 接触的接触面积的量， 因此， 向处理容器 1 内的微波功率的供给量降低而不会生成等离子体或者即使生成等离子 体也不稳定。为了解决这一点， 需要增大处理容器 1， 但设置面积会增大， 装置的制造成本 也变大。另外， 在使微波透过板 28 和扩张突出部 60B 紧密贴合的情况下， 微波透过板 28 与 相对电极的接点附近 ( 即扩张突出部 60B 的顶端 ) 的相对电极表面被高密度的等离子体溅 蚀， 易于发生金属污染。
该间隔 L1 优选大于在微波透过板 28 的正下方生成的等离子体和微波透过板 28 之间的鞘 (sheath) 的厚度， 而且， 优选为充分大于电子的平均自由行程的距离。例如， 在图 1 的等离子体处理装置 100 中， 在处理压力为 6.7Pa 时， 施加 50V 的高频偏置电压的情况下 的鞘的厚度为 0.25mm 左右， 电子的平均自由行程为 8mm 左右。因而， 间隔 L1 例如优选在 10mm ～ 30mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。通过使间隔 L1 为上述范围， 能 够在处理容器 1 内保持稳定的等离子体。在间隔 L1 小于 10mm 时， 在空间 S1 内发生异常放 电等的等离子体不稳定化， 特别是在间隔 L1 为鞘厚度以下的情况下， 存在难以在处理容器 1 内生成等离子体的情况。另一方面， 在间隔 L1 大于 30mm 时， 扩张突出部 60B 过于接近载 置台 5 的电极 7， 因此， 难以起到相对电极的功能， 并且， 也有可能由载置台 5 的热量导致扩 张突出部 60B 遭受热损伤。
另外， 同样地， 为了避免扩张突出部 60B 过于接近载置台 5 的电极 7， 扩张突出部 60B 的厚度 ( 即上表面 60B1 和下表面 60B3 之间的距离 )L2 的上限例如优选为 20mm。但 是， 在扩张突出部 60B 的厚度 L2 过小时， 作为相对电极的效果降低， 因此， 厚度 L2 的下限 例如优选为 5mm。因而， 扩张突出部 60B 的厚度 L2 优选在 5mm ～ 20mm 的范围内， 更优选在 7mm ～ 17mm 的范围内。
并且， 为了使扩张突出部 60B 起到相对电极的功能， 并避免扩张突出部 60B 过于接 近载置台 5 的电极 7， 从扩张突出部 60B 的下表面 60B3 到载置台 5 的上表面的距离 L3( 在此 是指两构件的高度位置之差的意思 ) 例如优选在 15mm ～ 60mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。
另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 100 中， 形成为如下构造 ： 将气体导入口 15a 设置在比扩张突出部 60B 靠上方的位置， 向扩张突出部 60B 和微波透过板 28 之间的空 间 S 1 中供给处理气体。利用该构造， 能够促进微波透过板 28 正下方的空间 S1 的气体置 换和排出， 并且， 易于使处理气体活性化。结果， 能够在微波透过板 28 正下方的空间 S1 的 整个区域中高效地生成等离子体。另外， 空间 S1 是等离子体生成空间 S 的一部分。并且， 作为另外的效果， 如后述实施例所示， 通过向微波透过板 28 正下方的空间 S1 中供给处理气 体， 在等离子体处理装置 100 中进行等离子体氮化工艺等的情况下， 能够促进自石英制的 微波透过板 28 放出的氧排出到处理容器 1 外， 因此， 能够抑制形成的氮化膜中的氮浓度降 低。 另外， 作为自微波透过板 28 放出氧的原因， 一般认为是下述情况 ： 原本存在于石英制的 微波透过板 28 中的氧放出 ； 在等离子体处理装置 100 中对已经具有氧化膜的晶圆 W 进行等 离子体处理时， 自晶圆 W 放出的氧暂时吸附于微波透过板 28， 该氧在等离子体氮化处理时 放出。
在本实施方式的等离子体处理装置 100 中， 在构成相对电极的盖构件 27 的突出 部 60 的露出的表面设有保护膜 48。即， 由于盖构件 27 例如是铝或者铝合金等金属制的， 因此， 为了防止盖构件 27 暴露在等离子体中被溅蚀而产生金属污染、 微粒， 如图 2A 放大所 示， 涂敷有保护膜 48。保护膜 48 形成在抵接支承部 60A 的表面及扩张突出部 60B 的上表面 60B1、 顶端面 60B2 和下表面 60B3 上。作为保护膜 48 的材质， 考虑到因保护膜 48 被磨削而 产生污染、 微粒， 优选硅。作为硅， 例如可以是单晶硅、 多晶硅等结晶构造， 也可以是非晶形 构造。即使在突出部 60 上形成保护膜 48， 也能够维持作为相对电极的功能， 生成稳定的等 离子体而进行均匀的等离子体处理。保护膜 48 高效地形成自载置台 5 经由隔着等离子体 生成空间 S 而作为相对电极的突出部 60 流到盖构件 27 的高频电流路径， 抑制其他部位的 短路、 异常放电， 同时， 保护相对电极的表面不受等离子体的氧化作用、 溅蚀作用的影响， 抑 制由作为相对电极的构成材质的铝等金属导致污染。另外， 在作为保护膜 48 形成了硅膜的 情况下， 即使硅膜因等离子体的氧化作用被氧化而成为二氧化硅膜 (SiO2 膜 )， 由于是非常 薄且介电常数和电阻率之积较小的材质， 因此， 也很少会妨碍自载置台 5 经由隔着等离子 体生成空间 S 而作为相对电极的突出部 60 流到盖构件 27 的电流路径， 能够维持稳定且适 当的高频电流路径。
另外， 作为保护膜 48 的硅膜， 优选为膜中的气孔率较小、 致密且低电阻率的膜。在 膜中的气孔率变大时， 体积电阻率也变大， 因此， 例如优选气孔率在 1％～ 10％的范围内， 4 2 5 2 体积电阻率在 5×10 Ω·cm ～ 5×10 Ω·cm 的范围内。该硅膜优选利用例如等离子体喷镀法形成。 另外， 保护膜 48 的厚度例如优选在 10μm ～ 800μm 的范围内， 更优选在 50μm ～ 500μm 的范围内， 最好在 50μm ～ 150μm 的范围内。在保护膜 48 的厚度小于 10μm 时， 无 法获得充分的保护作用， 在保护膜 48 的厚度大于 800μm 时， 由应力导致易于产生裂纹、 剥 离等。
除了例如等离子体喷镀法之外， 保护膜 48 也能够利用 PVD( 物理气相生长 )、 CVD( 化学气相生长 ) 等薄膜形成技术形成。 其中， 优选能够形成比较廉价且易于加工、 能够 容易地将上述气孔率、 体积电阻率控制在良好的范围内的保护膜 48 的喷镀法。喷镀法有火 焰喷镀、 电弧喷镀、 激光喷镀、 等离子体喷镀等， 但优选能够控制性较佳地形成高纯度的膜 的等离子体喷镀。另外， 作为等离子体喷镀法， 能够列举出大气压等离子体喷镀法、 真空等 离子体喷镀法， 哪种方法都能够使用。
另外， 作为保护膜 48， 也能够替代硅而采用例如 TiN、 Y2O3、 Al2O3、 SiO2 等。
另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 100 中， 在处理容器 1 的内周设有由石英 构成的圆筒状的衬套。衬套包括主要覆盖处理容器 1 的上部的内表面的作为第 1 绝缘板的 上部衬套 49a 以及与该上部衬套 49a 相连而主要覆盖处理容器 1 的下部的内表面的作为第 2 绝缘板的下部衬套 49b。上部衬套 49a 及下部衬套 49b 发挥如下作用 ： 防止处理容器 1 的 壁与等离子体接触， 防止由处理容器 1 的构成材料导致金属污染， 并且防止自载置台 5 朝向 处理容器 1 的侧壁 1b 发生高频电流的短路、 异常放电。 配置在与载置台 5 的间隔较小、 接近 载置台 5 的位置的下部衬套 49b 的厚度形成得大于上部衬套 49a 的厚度。上部衬套 49a 及 下部衬套 49b 的厚度设定为不会发生高频电流的短路、 异常放电那样程度的厚度， 并且也 考虑到阻抗地设定即可。例如从 2mm ～ 30mm 的厚度范围内选择， 优选设定为下部衬套 49b 厚于上部衬套 49a。
另外， 下部衬套 49b 被设置为， 覆盖比埋设有电极 7 的载置台 5 的高度低的高度位 置的处理容器 1 和排气室 11 的内表面的至少一部分、 优选为大致全部。这是由于 ： 在载置 台 5 的下方部分， 载置台 5 和处理容器 1 之间的距离最短而会发生异常放电， 上述设置就是 为了防止该部位的异常放电。另外， 作为上部衬套 49a 和下部衬套 49b 的材质， 优选石英， 但也可以应用 Al2O3、 AlN、 Y2O3 等陶瓷等电介质。另外， 上部衬套 49a 和下部衬套 49b 也可以 通过涂敷上述材料而形成。另外， 也可以利用等离子体喷镀法在例如铝制的上部衬套 49a、 下部衬套 49b 的表面涂敷例如 SiO2 膜。
等离子体处理装置 100 的各构成部连接于具有计算机的控制部 50 而被控制。例 如， 如图 4 所示， 控制部 50 包括具有 CPU 的工艺控制器 51、 连接于该工艺控制器 51 的用户接 口 52 和存储部 53。工艺控制器 51 是总体地控制在等离子体处理装置 100 中与例如温度、 压力、 气体流量、 微波输出、 偏压施加用的高频电力等工艺条件相关的各构成部 ( 例如加热 器电源 6、 气体供给装置 16、 排气装置 24、 微波产生装置 39、 高频电源 44 等 ) 的控制部件。
用户接口 52 具有工序管理者为了管理等离子体处理装置 100 而进行命令的输入 操作等的键盘、 将等离子体处理装置 100 的运转状况可视化地显示的显示器等。另外， 在存 储部 53 中保存有控制程序 ( 软件 )、 记录有处理条件数据等的制程程序等， 该控制程序用于 利用工艺控制器 51 的控制来实现要在等离子体处理装置 100 中执行的各种处理。
于是， 根据需要， 利用来自用户接口 52 的指示等从存储部 53 调用任意的制程程序 而使工艺控制器 51 执行， 从而能够在工艺控制器 51 的控制下， 在等离子体处理装置 100 的处理容器 1 内进行目标处理。另外， 上述控制程序、 处理条件数据等制程程序能够利用存储 在计算机可读取的存储介质、 例如 CD-ROM、 硬盘、 软盘、 闪存器、 DVD、 Blu-ray Disc 等中的状 态的程序。并且， 也能够将上述制程程序从其他装置通过例如专用线路传送来利用。
在这样构成的本发明的等离子体处理装置 100 中， 能够在例如室温 (25℃左右 ) ～ 600℃的低温下对基底膜、 基板 ( 晶圆 W) 等进行无害的等离子体氧化处理、 等离子体氮化处 理等。另外， 由于等离子体处理装置 100 的等离子体的均匀性优良， 因此， 即使对大口径的 晶圆 W( 被处理体 ) 也能够实现工艺的均匀性。
接着， 说明等离子体处理装置 100 的动作。首先， 将晶圆 W 搬入到处理容器 1 内， 载置在载置台 5 上。然后， 自气体供给装置 16 将处理气体经由气体供给通路 12、 环状通路 13、 气体导入口 15a 导入到处理容器 1 内。作为处理气体， 除了例如 Ar、 Kr、 He 等稀有气体 之外， 在等离子体氧化处理的情况下， 可以以规定的流量供给例如 O2、 N2O、 NO、 NO2、 CO2 等氧 化气体， 或者在等离子体氮化处理的情况下， 可以以规定的流量供给例如 N2、 NH3 等含氮气 体。另外， 在等离子体氧化处理的情况下， 根据需要也可以添加 H2。
接着， 将来自微波产生装置 39 的微波经由匹配电路 38 引导到波导管 37， 使该微波 依次通过矩形波导管 37b、 模式转换器 40 和同轴波导管 37a 并经由内导体 41 供给到平面 天线 31， 再自平面天线 31 的缝隙孔 32 经由微波透过板 28 放射到处理容器 1 内。其间， 微 波在矩形波导管 37b 内以 TE 模式传输， 该 TE 模式的微波在模式转换器 40 被转换为 TEM 模 式， 在同轴波导管 37a 内朝向平面天线 31 传输。自平面天线 31 经由微波透过板 28 放射到 处理容器 1 的微波在处理容器 1 内形成电磁场， 将处理气体等离子体化。 通过自平面天线 31 的许多个缝隙孔 32 放射微波， 该等离子体成为大致 1×1010/ cm3 ～ 5×1012/cm3 的高密度且在晶圆 W 附近为大致 1.5Ev 以下的低电子温度等离子体。因 而， 通过使该等离子体作用于晶圆 W， 能够进行抑制了等离子体损伤的处理。
另外， 在本实施方式中， 在进行等离子体处理的期间， 自高频电源 44 以规定的频 率向载置台 5 的电极 7 供给高频电力。自高频电源 44 供给的高频电力的频率例如优选在 100kHz ～ 60MHz 的范围内， 更优选在 400kHz ～ 13.5MHz 的范围内。通过使高频电力的频率 在上述范围内， 能够高效地对载置台 5 施加负偏压。
作为晶圆 W 的每单位面积的功率密度， 例如优选在 0.2W/cm2 ～ 2.3W/cm2 的范围内 供给高频电力， 更优选在 0.35W/cm2 ～ 1.2W/cm2 范围内供给高频电力。通过使高频的功率 密度在上述范围内， 能够高效地对载置台 5 施加负偏压。
另外， 高频功率优选在 200W ～ 2000W 的范围内， 更优选在 300W ～ 1200W 的范围内。 通过使高频功率在上述范围内， 能够高效地对载置台 5 施加负偏压。
供给到载置台 5 的电极 7 中的高频电力具有维持等离子体的较低的电子温度、 并 将等离子体中的离子种引入到晶圆 W 中的作用。因而， 通过向电极 7 供给高频电力， 对晶圆 W 施加偏压， 能够加快等离子体氧化处理、 等离子体氮化处理的速率， 且提高晶圆面内的处 理均匀性。
在这种情况下， 自高频电源 44 经由被单元化了的高频电力的导入部 ( 匹配箱 43 及屏蔽箱 46 内的导电板 47) 和供电线 42， 以电力损失较少的状态高效地向载置台 5 的电极 7 供给高频电力。供给到电极 7 的高频电力自载置台 5 经由等离子体生成空间 S 传导到具 有突出部 60 的盖构件 27， 形成经由处理容器 1 的侧壁 1b、 还经由排气室 11 的壁传导到高
频电源 44 的地线的高频电流路径 (RF 回路 )， 上述突出部 60 是起到相对电极的功能的核心 部分。 在本实施方式中， 通过设置扩张突出部 60B， 能够抑制等离子体电位 (Vp) 的振动而在 处理容器 1 内生成稳定的等离子体， 从而能够防止由等离子体的溅蚀作用磨削相对电极的 表面而导致发生金属污染。
另外， 由于在作为相对电极的突出部 60 的面向等离子体生成空间 S 的露出表面设 有导电性的保护膜 48( 硅膜或者硅被氧化而成的 SiO2 膜 )， 因此， 能够保护相对电极的表 面， 并且， 不会妨碍形成供高频电流自载置台 5 经由隔着等离子体生成空间 S 而作为相对电 极的突出部 60 适当地流到盖构件 27 的高频电流路径。另外， 与保护膜 48 相邻地在处理容 器 1 的内表面设有上部衬套 49a 及比该上部衬套 49a 厚的下部衬套 49b， 因此， 能够可靠地 抑制这些部位的短路、 异常放电。即， 利用保护膜 48， 能够抑制异常放电， 并且， 能够防止金 属污染。
如上所述， 在本实施方式的等离子体处理装置 100 中， 利用作为相对电极的突出 部 60 的扩张突出部 60B 确保相对电极表面积足够大， 形成适当的高频电流路径， 从而能够 提高被供给到用于载置晶圆 W 的载置台 5 的电极 7 的偏压用高频电力的电力消耗效率。另 外， 通过在扩张突出部 60B 与微波透过板 28 之间形成空间 S 1 而将相对电极配置为突出到 等离子体生成空间 S 中， 能够在等离子体生成空间 S 及空间 S 1 中生成稳定的等离子体。 另 外， 能够防止异常放电而谋求工艺的效率化和稳定化。另外， 由于将扩张突出部 60B 与微波 透过板 28 空开间隔 L 1 地设置， 因此， 不会缩小微波透过板 28 的有效面积， 能够充分地导 入微波功率， 从而能够使在处理容器 1 内形成的等离子体稳定化。 第 2 实施方式
接着， 参照图 5 说明本发明的第 2 实施方式的等离子体处理装置。另外， 第 2 实施 方式的等离子体处理装置 101 除了其特征部分之外与第 1 实施方式的等离子体处理装置 100 相同， 因此， 省略与整体构造相关的说明 ( 图 1、 图 3A、 图 4)， 并且， 在图 5 中对与图 2A 相同的构造标注相同的附图标记， 省略说明。
在本实施方式的等离子体处理装置 101 中， 在盖构件 27 的内周侧， 作为盖构件 27 的一部分形成有突出部 61。通过这样一体地形成盖构件 27 和突出部 61， 能够确保导热性 和导通性。突出部 61 具有抵接支承部 61A 和扩张突出部 61B。突出部 61 的扩张突出部 61B 具有上表面 61B1、 顶端面 61B2 和下表面 61B3。突出部 61 面向等离子体生成空间 S 地形 成， 是起到隔着等离子体生成空间 S 而与作为第 1 电极的载置台 5 的电极 7 成对的相对电 极 ( 第 2 电极 ) 的功能的主要部分。具体地讲， 从图 5 中圆圈所示的部位 A 起在突出部 61 的露出的表面 ( 即， 抵接支承部 61A 的表面及扩张突出部 61B 的上表面 61B1、 顶端面 61B2 和下表面 61B3) 迂回而到达图 5 中圆圈所示的部位 B( 与上部衬套 49a 相抵接的抵接端 ) 的内周表面是起到相对电极的功能的部分 ； 前述的部位 A 是图 5 中的盖构件 27 的抵接支承 部 61A 和微波透过板 28 抵接的抵接部位的端部 ； 前述的部位 B 是抵接支承部 61A 的露出的 下表面的端部。在本实施方式中， 从部位 A 到部位 B 的表面露出到等离子体生成空间 S 并 以环状形成相对电极。 通过这样使主要成为相对电极的环状的构件突出到等离子体生成空 间中， 即使在由于包括微波透过板 28 而难以在载置台 5 的正上方位置配置相对电极的 RLSA 方式的微波等离子体处理装置 101 中， 也能够确保相对电极的表面积足够大。
而且， 在本实施方式的等离子体处理装置 101 中， 将核心地起到相对电极的功能
的突出部 61 的扩张突出部 61B 的表面 ( 即上表面 61B1、 顶端面 61B2 和下表面 61B3) 形成 为截面形状呈凹凸， 能够确保相对电极的表面积足够大。 这样， 通过设计构成相对电极的扩 张突出部 61B 的形状， 能够在处理容器 1 内的有限的空间中确保相对电极的面积较大。 在本 实施方式中， 为了抑制等离子体电位的振动而在处理容器 1 内生成稳定的等离子体， 并减 弱相对电极附近的等离子体的溅蚀作用， 露出到等离子体生成空间 S 中的相对电极表面积 与偏压用电极面积的面积比也优选为 1 以上， 更优选在 1 ～ 5 的范围内， 进一步优选在 1 ～ 4 的范围内， 最好在 2 ～ 4 的范围内。另外， 在图 5 所示的等离子体处理装置 101 中， 上述面 积比约为 5。
另外， 起到相对电极的功能的突出部 61 的顶端面 61B2 优选为不到达被载置于载 置台 5 上的晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 的突出量。突出部 61 的顶端到达比晶圆 W 的周缘端 的位置 PWE 靠内侧的位置时， 在处理容器 1 内生成的高密度的等离子体区域小于晶圆尺寸， 晶圆 W 的周缘部的等离子体密度减小， 有可能对晶圆 W 的外周部的处理内容的均匀性产生 不良影响。另一方面， 起到相对电极的功能的突出部 61 的基端部为与其顶端部 ( 顶端面 61B2) 相反一侧 ( 处理容器 1 的侧壁 1b 侧 ) 的与侧壁 1b 相抵接的抵接端， 但在本实施方式 中， 突出部 61 的直到处于其中段的部位 B 为止的部分露出到等离子体生成空间 S 内即可。 即， 在本实施方式中， 起到相对电极的功能的突出部 61 的抵接支承部 61A 的露出的下表面 的端部成为图 5 中部位 B 所示的与上部衬套 49a 接触的接点。
另外， 面向空间 S1 的扩张突出部 61B 的上表面 61B1 与微波透过板 28 的下表面分 开地配置。即， 扩张突出部 61B 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地朝向等离子体生成空 间 S 突出。通过这样在微波透过板 28 和扩张突出部 61B 之间空开间隔 L1， 不会缩窄微波 透过板 28 的用于导入微波的有效面积， 能够确保作为相对电极的表面积足够大。另外， 空 间 S1 成为等离子体生成空间 S 的一部分， 在空间 S1 中也能够生成等离子体， 因此， 能够均 匀地对晶圆 W 进行等离子体处理。相对于此， 在不设置间隔 L1 而使微波透过板 28 和扩张 突出部 61B 紧密贴合的情况下， 在处理容器 1 内欲增大相对电极的表面积时， 需要增大微波 透过板 28 向中心侧突出的突出量。于是， 在生成等离子体时， 微波透过板 28 的有效面积减 少扩张突出部 61B 的量， 因此， 向处理容器 1 内的微波功率供给量降低而不会生成等离子体 或者即使生成等离子体也不稳定。为了解决这一点， 需要增大处理容器 1， 但设置面积会增 大， 装置的制造成本也变大。
该间隔 L1 优选大于在微波透过板 28 的正下方生成的等离子体和微波透过板 28 之间的鞘的厚度， 而且， 优选为足够大于电子的平均自由行程的距离。间隔 L1 例如优选在 10mm ～ 30mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。在间隔 L1 小于 10mm 时， 在空间 S1 内发生异常放电等的等离子体有可能不稳定化， 特别是在间隔 L1 为鞘厚度以下的情况 下， 存在难以在处理容器 1 内生成等离子体的情况。另一方面， 在间隔 L1 大于 30mm 时， 扩 张突出部 61B 过于接近载置台 5 的电极 7， 因此， 难以起到相对电极的功能， 并且， 也有可能 由载置台 5 的热量导致扩张突出部 61B 遭受热损伤。
另外， 同样地， 为了避免扩张突出部 61B 过于接近载置台 5 的电极 7， 扩张突出部 61B 的厚度 ( 即上表面 61B1 和下表面 61B3 之间的距离 )L2 的上限例如优选为 20mm。 但是， 在扩张突出部 61B 的厚度 L2 过小时， 作为相对电极的效果降低， 因此， 厚度 L2 的下限例如 优选为 5mm 以上。因而， 扩张突出部 61B 的厚度 L2 优选在 5mm ～ 20mm 的范围内， 更优选在7mm ～ 17mm 的范围内。
并且， 为了使扩张突出部 61B 起到相对电极的功能， 并避免扩张突出部 61B 过于接 近载置台 5 的电极 7， 从扩张突出部 61B 的下表面 61B3 到载置台 5 的上表面的距离 L3( 在此 是指两构件的高度位置之差的意思 ) 例如优选在 15mm ～ 60mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。
另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 101 中， 形成为如下构造 ： 将气体导入口 15a 设置于比扩张突出部 61B 靠上方的位置的抵接支承部 61A， 向扩张突出部 61B 和微波透 过板 28 之间的空间 S1 中供给处理气体。利用该构造， 能够促进作为等离子体生成空间 S 的一部分的微波透过板 28 正下方的空间 S1 的气体置换和排出， 并且， 易于使处理气体活性 化。结果， 能够在微波透过板 28 正下方的空间 S1 的整个区域中高效地生成等离子体。并 且， 作为另外的效果， 通过向微波透过板 28 的正下方的空间 S1 中供给处理气体， 在等离子 体处理装置 101 中进行例如等离子体氮化工艺等的情况下， 能够促进自石英制的微波透过 板 28 放出的氧排出， 因此， 能够抑制形成的氮化膜中的氮浓度降低。
另外， 在本实施方式中， 在突出部 61 露出的表面设有保护膜 48。 保护膜 48 用于防 止突出部 61 暴露在等离子体中被溅蚀而产生金属污染、 微粒。即使在突出部 61 上形成保 护膜 48， 也能够维持作为相对电极的功能， 生成稳定的等离子体而能够进行均匀的等离子 体处理。
另外， 扩张突出部 61B 的凹凸并不限定于图 5 所示的波形， 作为能够扩大表面积的 形状， 能够做成例如槽形状、 孔形状等任意形状。但是， 从防止在面向等离子体生成空间 S 的扩张突出部 61B 的表面发生异常放电、 防止产生微粒的方面考虑， 优选图 5 所示那样的将 角部弄圆而成的波形。另外， 凹凸并不一定必须形成在扩张突出部 61B 的整个面上， 例如也 可以仅设置在扩张突出部 61B 的上表面 61B1 上或者仅设置在下表面 61B3 上。
本实施方式的其他构造及效果与第 1 实施方式相同。
第 3 实施方式
接着， 参照图 6 说明本发明的第 3 实施方式的等离子体处理装置。另外， 第 3 实施 方式的等离子体处理装置 102 除了其特征部分之外与第 1 实施方式的等离子体处理装置 100 相同， 因此， 省略与整体构造相关的说明 ( 图 1、 图 3A、 图 4)， 并且， 在图 6 中对与图 2A 相同的构造标注相同的附图标记， 省略说明。
在第 1 及第 2 实施方式的等离子体处理装置中， 在盖构件 27 的突出部 60、 61 上设 置扩张突出部 60B、 61B， 作为主要起到相对电极的功能的部分， 但在本实施方式的等离子体 处理装置 102 中， 在处理容器 1 的上部， 作为处理容器 1 的一部分设置突出到内侧的扩张突 出部 62， 扩大起到相对电极的功能的部分的面积。通过这样一体地形成处理容器 1 和扩张 突出部 62， 能够确保导热性和导通性。扩张突出部 62 的一部分与盖构件 27 的用于支承微 波透过板 28 的抵接支承部 60′相抵接且电连接。
扩张突出部 62 设置在处理容器 1 的侧壁 1b 的上端。扩张突出部 62 包括与盖构 件 27 的抵接支承部 60′相抵接的抵接部分 62A 和具有露出的上表面 62B1、 顶端面 62B2 和 下表面 62B3 的露出部分 62B。抵接支承部 60′及扩张突出部 62 均面向等离子体生成空间 S 地形成， 是起到隔着等离子体生成空间 S 地与作为第 1 电极的载置台 5 的电极 7 成对的相 对电极 ( 第 2 电极 ) 的功能的主要部分。具体地讲， 从图 6 中的圆圈所示的部位 A 起在抵接支承部 60′的露出的表面及扩张突出部 62 的表面 ( 即， 扩张突出部 62 的露出的上表面 62B1、 顶端面 62B2 和下表面 62B3) 迂回而到达图 6 中圆圈所示的部位 B( 与上部衬套 49a 抵接的抵接端 ) 的内周表面是起到相对电极的功能的部分 ； 前述的部位 A 是图 6 中的盖构 件 27 的抵接支承部 60′和微波透过板 28 抵接的抵接部位的端部 ； 前述的部位 B 是扩张突 出部 62 的露出的下表面的端部。在本实施方式中， 从部位 A 到部位 B 的表面露出到等离子 体生成空间 S 中并以环状形成相对电极。这样， 相对电极能利用具有面向等离子体生成空 间 S 的表面的多个构件 ( 盖构件 27 和处理容器 1) 形成。而且， 通过使主要成为相对电极 的环状的构件突出到等离子体生成空间， 即使在由于包括微波透过板 28 而难以在载置台 5 的正上方位置配置相对电极的 RLSA 方式的微波等离子体处理装置 102 中， 也能够确保相对 电极的表面积足够大。 另外， 在本实施方式中， 由于将也应称作相对电极的扩张部分的扩张 突出部 62 设置在处理容器 1 的上部， 因此， 在欲减小从载置于载置台 5 上的晶圆 W 的表面 到微波透过板 28 的距离 ( 间隙 G， 参照图 1) 的情况下非常有效。
在本实施方式中， 为了抑制等离子体电位的振动而在处理容器 1 内生成稳定的等 离子体， 并减弱相对电极附近的等离子体的溅蚀作用， 露出到等离子体生成空间 S 的相对 电极表面积与偏压用电极面积的面积比也优选为 1 以上， 更优选在 1 ～ 5 的范围内， 进一步 优选在 1 ～ 4 的范围内， 最好在 2 ～ 4 的范围内。
另外， 起到相对电极的功能的扩张突出部 62 的顶端面 62B2 优选为不到达被载置 于载置台 5 上的晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 的突出量。扩张突出部 62 的顶端到达比晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 靠内侧的位置时， 在处理容器 1 内生成的高密度的等离子体区域小于晶 圆尺寸， 晶圆 W 的周缘部的等离子体密度减小， 有可能对晶圆 W 的外周部的处理内容的均匀 性产生不良影响。另一方面， 起到相对电极的功能的扩张突出部 62 的基端部为与其顶端部 ( 顶端面 62B2) 相反一侧 ( 处理容器 1 的侧壁 1b 侧 ) 的自侧壁 1b 弯曲的角部， 但在本实施 方式中， 扩张突出部 62 的直到处于其中段的部位 B 为止的部分露出到等离子体生成空间 S 内即可。即， 在本实施方式中， 起到相对电极的功能的扩张突出部 62 的露出的下表面的端 部成为图 6 中部位 B 所示的与上部衬套 49a 接触的接点。
另外， 扩张突出部 62 的面向空间 S1 的上表面 62B1 与微波透过板 28 的下表面分 开地配置。即， 扩张突出部 62 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地朝向等离子体生成空间 S 突出。这样， 通过在微波透过板 28 和扩张突出部 62 之间空开间隔 L1， 不会缩窄微波透过 板 28 用于导入微波的有效面积， 能够确保作为相对电极的表面积足够大。另外， 空间 S1 成 为等离子体生成空间 S 的一部分， 在空间 S1 中也能够生成等离子体， 因此， 能够均匀地对晶 圆 W 进行等离子体处理。相对于此， 在不设置间隔 L1 而使微波透过板 28 和扩张突出部 62 紧密贴合的情况下， 在处理容器 1 内欲增大相对电极的表面积时， 需要增大微波透过板 28 向中心侧的突出量。于是， 在生成等离子体时， 微波透过板 28 的有效面积减少与扩张突出 部 62 的上表面 62B1 接触的接触面积的量， 因此， 向处理容器 1 内的微波功率供给量降低而 不会生成等离子体或者即使生成等离子体也不稳定。为了解决这一点， 需要增大处理容器 1， 但设置面积会增大， 装置的制造成本也变大。
该间隔 L1 优选大于在微波透过板 28 的正下方生成的等离子体和微波透过板 28 之间的鞘的厚度， 间隔 L1 例如优选在 10mm ～ 30mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范 围内。在间隔 L1 小于 10mm 时， 在空间 S1 内会发生异常放电等的等离子体不稳定化， 特别是在间隔 L1 为鞘厚度以下的情况下， 存在难以在处理容器 1 内生成等离子体的情况。另一 方面， 在间隔 L1 大于 30mm 时， 扩张突出部 62 过于接近载置台 5 的电极 7， 因此， 难以起到相 对电极的功能， 并且， 也有可能由载置台 5 的热量导致扩张突出部 62 遭受热损伤。
另外， 同样地， 为了避免扩张突出部 62 过于接近载置台 5 的电极 7， 扩张突出部 62 的厚度 ( 即上表面 62B1 和下表面 62B3 之间的距离 )L2 的上限例如优选为 20mm。但是， 在 扩张突出部 62 的厚度 L2 过小时， 作为相对电极的效果降低， 因此， 厚度 L2 的下限例如优选 为 5mm。因而， 扩张突出部 62 的厚度 L2 优选在 5mm ～ 20mm 的范围内， 更优选在 7mm ～ 17mm 的范围内。
并且， 为了使扩张突出部 62 起到相对电极的功能， 并避免扩张突出部 62 过于接近 载置台 5 的电极 7， 从扩张突出部 62 的下表面 62B3 到载置台 5 的上表面的距离 L3( 在此 是指两构件的高度位置之差的意思 ) 例如优选在 15mm ～ 60mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。
另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 102 中， 将气体导入口 15a 设置于比扩张 突出部 62 靠上方的位置的抵接支承部 60′， 向扩张突出部 62 和微波透过板 28 之间的空间 S1 中供给处理气体。利用该构造， 能够促进作为等离子体生成空间 S 的一部分的微波透过 板 28 正下方的空间 S1 的气体置换和排出， 并且， 易于使处理气体活性化。结果， 能够在微 波透过板 28 正下方的空间 S1 的整个区域中高效地生成等离子体。并且， 作为另外的效果， 通过向微波透过板 28 的正下方的空间 S1 中供给处理气体， 在等离子体处理装置 102 中进 行例如等离子体氮化工艺等的情况下， 能够促进自石英制的微波透过板 28 放出的氧排出， 因此， 能够抑制形成的氮化膜中的氮浓度降低。
在本实施方式的等离子体处理装置 102 中， 在构成相对电极的抵接支承部 60′及 扩张突出部 62 的表面设有保护膜 48。即， 如图 6 所示， 在铝制的盖构件 27 的抵接支承部 60′的暴露在等离子体中的露出的表面上涂敷有保护膜 48。另外， 在设置于处理容器 1 上 的扩张突出部 62 的暴露在等离子体中的露出的表面上也涂敷有保护膜 48。 保护膜 48 用于 防止抵接支承部 60′及扩张突出部 62 暴露在等离子体中被溅蚀而产生金属污染、 微粒。 即 使在抵接支承部 60′、 扩张突出部 62 上形成保护膜 48， 也能够维持作为相对电极的功能， 生成稳定的等离子体而能够进行均匀的等离子体处理。
本实施方式的其他构造及效果与第 1 实施方式相同。
第 4 实施方式
接着， 参照图 7 说明本发明的第 4 实施方式的等离子体处理装置。另外， 第 4 实施 方式的等离子体处理装置 103 除了其特征部分之外与第 1 实施方式相同， 因此， 省略与整体 构造相关的说明 ( 图 1、 图 3A、 图 4)， 并且， 在图 7 中对与图 2A 相同的构造标注相同的附图 标记， 省略说明。
在本实施方式的等离子体处理装置 103 中， 在盖构件 27 的抵接支承部 60′上附加 地安装能装卸的环状的辅助电极构件而设置扩张突出部 63。 也可以通过这样安装附加的构 件来形成相对电极的一部分或者全部。通过将扩张突出部 63 做成与盖构件 27、 处理容器 1 分别独立的构件， 作为消耗品能够容易地更换。扩张突出部 63 具有上表面 63a、 顶端面 63b 和下表面 63c。
构成扩张突出部 63 的辅助电极构件只要是导电体就没有特别的限制， 除了例如铝或者铝合金或不锈钢等金属材料之外， 也可以采用例如硅等。特别是在由硅形成扩张突 出部 63 的情况下， 不必在表面设置保护膜， 因此非常有利。扩张突出部 63 能够利用例如未 图示的螺钉等任意的固定方法固定在盖构件 27 的抵接支承部 60′的内周面。
在本实施方式的等离子体处理装置 103 中， 扩张突出部 63 面向等离子体生成空间 S 地形成， 是起到隔着等离子体生成空间 S 而与作为第 1 电极的载置台 5 的电极 7 成对的 相对电极 ( 第 2 电极 ) 的功能的主要部分。具体地讲， 从图 7 中圆圈所示的部位 A 起在抵 接支承部 60′的露出的表面及扩张突出部 63 的表面 ( 即， 扩张突出部 63 的露出的上表面 63a、 顶端面 63b 和下表面 63c) 迂回而到达图 7 中圆圈所示的部位 B 的内周表面是起到相 对电极的功能的部分 ； 前述的部位 A 是图 7 中的盖构件 27 的抵接支承部 60′和微波透过 板 28 抵接的抵接部位的端部 ； 前述的部位 B 是抵接支承部 60′的露出的下表面的端部。 在 本实施方式中， 从部位 A 到部位 B 的表面露出到等离子体生成空间 S 并以环状形成相对电 极。这样， 相对电极能够利用具有面向等离子体生成空间 S 的表面的多个构件 ( 盖构件 27 和扩张突出部 63 的辅助电极构件 ) 形成。而且， 通过使主要成为相对电极的环状的构件突 出到等离子体生成空间 S 中， 即使在由于包括微波透过板 28 而难以在载置台 5 的正上方位 置配置相对电极的 RLSA 方式的微波等离子体处理装置 103 中， 也能够确保相对电极的表面 积足够大。
在本实施方式中， 通过在盖构件 27 的抵接支承部 60′上附加地安装扩张突出部 63， 能够充分地确保起到相对电极的功能的部分的表面积。通过这样由多个构件组合地构 成相对电极， 能够在处理容器 1 内的有限的空间中以足够的面积确保相对电极的面积。在 本实施方式中， 为了抑制等离子体电位的振动而在处理容器 1 内生成稳定的等离子体， 并 减弱相对电极附近的等离子体的溅蚀作用， 露出到等离子体生成空间 S 的相对电极表面积 与偏压用电极面积的面积比也优选为 1 以上， 更优选在 1 ～ 5 的范围内， 进一步优选在 1 ～ 4 的范围内， 最好在 2 ～ 4 的范围内。
另外， 起到相对电极的功能的扩张突出部 63 的顶端部 ( 顶端面 63b) 优选为不到 达被载置于载置台 5 上的晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 的突出长度。扩张突出部 63 的顶端到 达比晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 靠内侧的位置时， 在处理容器 1 内生成的高密度的等离子体 区域小于晶圆尺寸， 晶圆 W 的周缘部的等离子体密度减小， 有可能对晶圆 W 的外周部的处理 内容的均匀性产生不良影响。另一方面， 扩张突出部 63 的与顶端部 ( 顶端面 63b) 相反一 侧的、 超过扩张突出部 63 和抵接支承部 60′的接合部位直到部位 B 为止的部分露出到等离 子体生成空间 S 中。 即， 在本实施方式中， 起到相对电极的功能的抵接支承部 60′的露出的 下表面的端部成为图 7 中部位 B 所示的与上部衬套 49a 接触的接点。
另外， 扩张突出部 63 的上表面 63a 与微波透过板 28 的下表面分开地配置。即， 扩 张突出部 63 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地朝向等离子体生成空间 S 突出。通过这 样在微波透过板 28 和扩张突出部 63 之间空开间隔 L1， 不会缩窄微波透过板 28 用于导入 微波的有效面积， 能够确保作为相对电极的表面积足够大。另外， 空间 S1 成为等离子体生 成空间 S 的一部分， 在空间 S1 中也能够生成等离子体， 因此， 能够均匀地对晶圆 W 进行等离 子体处理。相对于此， 在不设置间隔 L1 而使微波透过板 28 和扩张突出部 63 紧密贴合的情 况下， 在处理容器 1 内欲增大相对电极的表面积时， 需要增大微波透过板 28 向中心侧的突 出量。于是， 在生成等离子体时， 微波透过板 28 的有效面积减少与扩张突出部 63 的上表面63a 接触的接触面积的量， 因此， 向处理容器 1 内的微波功率供给量降低而不会生成等离子 体或者即使生成等离子体也不稳定。为了解决这一点， 需要增大处理容器 1， 但设置面积会 增大， 装置的制造成本也变大。
该间隔 L1 优选大于在微波透过板 28 的正下方生成的等离子体和微波透过板 28 之间的鞘的厚度， 间隔 L1 例如优选在 10mm ～ 30mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范 围内。在间隔 L1 小于 10mm 时， 在空间 S1 内发生异常放电等的等离子体不稳定化， 特别是 在间隔 L1 为鞘厚度以下的情况下， 存在难以在处理容器 1 内生成等离子体的情况。另一方 面， 在间隔 L 1 大于 30mm 时， 扩张突出部 63 过于接近载置台 5 的电极 7， 因此， 难以起到相 对电极的功能， 并且， 也有可能由载置台 5 的热量导致扩张突出部 63 遭受热损伤。
另外， 同样地， 为了避免扩张突出部 63 过于接近载置台 5 的电极 7， 扩张突出部 63 的厚度 ( 即上表面 63a 和下表面 63c 之间的距离 )L2 的上限例如优选为 20mm。但是， 在扩 张突出部 63 的厚度 L2 过小时， 作为相对电极的效果降低， 因此， 厚度 L2 的下限例如优选为 5mm。因而， 扩张突出部 63 的厚度 L2 优选在 5mm ～ 20mm 的范围内， 更优选在 7mm ～ 17mm 的范围内。
并且， 为了使扩张突出部 63 起到相对电极的功能， 并与上述同样地避免扩张突出 部 63 过于接近载置台 5 的电极 7， 从扩张突出部 63 的下表面 63c 到载置台 5 的上表面的距 离 L3( 在此是指两构件的高度位置之差的意思 ) 例如优选在 15mm ～ 60mm 的范围内， 更优 选在 20mm ～ 25mm 的范围内。 另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 103 中， 形成为如下构造 ： 将气体导入口 15a 设置于比扩张突出部 63 靠上方的位置的抵接支承部 60′， 向扩张突出部 63 和微波透 过板 28 之间的空间 S1 中供给处理气体。利用该构造， 能够促进作为等离子体生成空间 S 的一部分的微波透过板 28 正下方的空间 S1 的气体置换和排出， 并且， 易于使处理气体活性 化。结果， 能够在微波透过板 28 正下方的空间 S1 的整个区域中高效地生成等离子体。并 且， 作为另外的效果， 通过向微波透过板 28 的正下方的空间 S 1 中供给处理气体， 在等离子 体处理装置 103 中进行例如等离子体氮化工艺等的情况下， 能够促进自石英制的微波透过 板 28 放出的氧排出， 因此， 能够抑制形成的氮化膜中的氮浓度降低。
另外， 扩张突出部 63 的形状并不限定于图 7 所示的截面形状， 作为能够扩大表面 积的形状， 能够做成例如截面 L 字形或者做成在表面设有凹凸、 槽的形状等任意形状。但 是， 从防止在面向等离子体生成空间 S 的扩张突出部 63 的表面发生异常放电、 防止产生微 粒的方面考虑， 优选图 7 所示那样的将角部弄圆而成的形状。另外， 在本实施方式中， 也在 抵接支承部 60 ′及扩张突出部 63 的面向等离子体生成空间 S 的露出的表面设有保护膜 48。 保护膜 48 用于防止抵接支承部 60′及扩张突出部 63 暴露在等离子体中被溅蚀而产生 金属污染、 微粒。即使在抵接支承部 60′及扩张突出部 63 上形成保护膜 48， 也能够维持作 为相对电极的功能， 生成稳定的等离子体而能够进行均匀的等离子体处理。 另外， 在由硅形 成整个扩张突出部 63 的情况下， 也可以不设置保护膜。
本实施方式的其他构造及效果与第 1 实施方式相同。
第 5 实施方式
接着， 参照图 8 说明本发明的第 5 实施方式的等离子体处理装置。另外， 第 5 实施 方式的等离子体处理装置 104 除了其特征部分之外与第 1 实施方式相同， 因此， 省略与整体
构造相关的说明 ( 图 1、 图 3A、 图 4)， 并且， 在图 8 中对与图 2A 相同的构造标注相同的附图 标记， 省略说明。
在第 4 实施方式的等离子体处理装置 103 中， 将扩张突出部 63( 辅助电极构件 ) 安装在盖构件 27 中， 但在本实施方式的等离子体处理装置 104 中， 将扩张突出部 64( 环状 的辅助电极构件 ) 可装卸地安装在处理容器 1 的上部。也可以通过这样安装附加的构件来 形成相对电极的一部分或者全部。 通过将扩张突出部 64 做成与盖构件 27、 处理容器 1 分别 独立的构件， 作为消耗品能够容易地更换。扩张突出部 64 具有上表面 64a、 顶端面 64b 和 下表面 64c。在扩张突出部 64 的上表面 64a 上， 与盖构件 27 的抵接支承部 60′的形状相 应地设有高度差。另外， 扩张突出部 64 的下表面 64c 具有多个 ( 图 8 中为两个 ) 环状的槽 64d。
扩张突出部 64 只要是导电体就没有特别的限制， 除了例如铝或者铝合金或不锈 钢等金属材料之外， 也可以采用例如硅等。特别是在由硅形成扩张突出部 64 的情况下， 不 必在表面设置保护膜， 因此非常有利。扩张突出部 64 能够利用例如未图示的螺钉等任意的 固定方法固定在处理容器 1 的侧壁 1b 的内表面。
在本实施方式的等离子体处理装置 104 中， 扩张突出部 64 面向等离子体生成空间 S 地形成， 是起到隔着等离子体生成空间 S 而与作为第 1 电极的载置台 5 的电极 7 成对的相 对电极 ( 第 2 电极 ) 的功能的主要部分。具体地讲， 从图 8 中圆圈所示的部位 A 起在抵接 支承部 60′的露出的表面及扩张突出部 64 的表面 ( 即， 扩张突出部 64 的上表面 64a、 顶端 面 64b 和下表面 64c) 迂回而到达图 8 中圆圈所示的部位 B 的内周表面是起到相对电极的 功能的部分 ； 前述的部位 A 是图 8 中的盖构件 27 的抵接支承部 60′和微波透过板 28 抵接 的抵接部位的端部 ； 前述的部位 B 是扩张突出部 64 的露出的下表面的端部。在本实施方式 中， 从部位 A 到部位 B 的表面露出到等离子体生成空间 S 并以环状形成相对电极。这样， 相 对电极能够利用具有面向等离子体生成空间 S 的表面的多个构件 ( 盖构件 27 和扩张突出 部 64) 形成。而且， 通过使主要成为相对电极的环状的构件突出到等离子体生成空间， 即使 在由于包括微波透过板 28 而难以在载置台 5 的正上方位置配置相对电极的 RLSA 方式的微 波等离子体处理装置 104 中， 也能够确保相对电极的表面积足够大。
在本实施方式中， 通过在盖构件 27 的抵接支承部 60′上附加地安装扩张突出部 64， 能够充分地确保起到相对电极的功能的部分的表面积。通过这样由多个构件组合地构 成相对电极， 能够在处理容器 1 内的有限的空间中确保相对电极的面积。在本实施方式中， 为了抑制等离子体电位的振动而在处理容器 1 内生成稳定的等离子体， 并减弱相对电极附 近的等离子体的溅蚀作用， 露出到等离子体生成空间 S 中的相对电极表面积与偏压用电极 面积的面积比也优选为 1 以上， 更优选在 1 ～ 5 的范围内， 进一步优选在 1 ～ 4 的范围内， 最好在 2 ～ 4 的范围内。
另外， 起到相对电极的功能的扩张突出部 64 的顶端部 ( 顶端面 64b) 优选为不到 达被载置于载置台 5 上的晶圆 W 的周缘端的位置 PWE 的突出长度。扩张突出部 64 的顶端到 达比晶圆 W 周缘端的位置 PWE 靠内侧的位置时， 在处理容器 1 内生成的高密度的等离子体区 域小于晶圆尺寸， 晶圆 W 的周缘部的等离子体密度减小， 有可能对晶圆 W 的外周部的处理内 容的均匀性产生不良影响。 另一方面， 扩张突出部 64 的基端部为与其顶端部 ( 顶端面 64b) 相反一侧的与侧壁 1b 抵接的抵接端， 但在本实施方式中， 扩张突出部 64 的直到处于其中段的部位 B 为止的部分露出到等离子体生成空间 S 中。即， 在本实施方式中， 起到相对电极的 功能的扩张突出部 64 的露出的下表面 64c 的端部成为图 8 中部位 B 所示的与上部衬套 49a 接触的接点。
另外， 扩张突出部 64 的上表面 64a 与微波透过板 28 的下表面分开地配置。即， 扩 张突出部 64 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地朝向等离子体生成空间 S 突出。通过这 样在微波透过板 28 和扩张突出部 64 之间空开间隔 L1， 不会缩窄微波透过板 28 用于导入 微波的有效面积， 能够确保相对电极的表面积足够大。另外， 空间 S1 成为等离子体生成空 间 S 的一部分， 在空间 S1 也能够生成等离子体， 因此， 能够均匀地对晶圆 W 进行等离子体处 理。相对于此， 在不设置间隔 L1 而使微波透过板 28 和扩张突出部 64 紧密贴合的情况下， 在处理容器 1 内欲增大相对电极的表面积时， 需要增大微波透过板 28 向中心侧的突出量。 于是， 在生成等离子体时， 微波透过板 28 的有效面积减少与扩张突出部 64 的上表面 64a 接 触的接触面积的量， 因此， 向处理容器 1 内的微波功率供给量降低而不会生成等离子体或 者即使生成等离子体也不稳定。 为了解决这一点， 需要增大处理容器 1， 但设置面积会增大， 装置的制造成本也变大。
该间隔 L1 优选大于在微波透过板 28 的正下方生成的等离子体和微波透过板 28 之间的鞘的厚度， 间隔 L1 例如优选在 10mm ～ 30mm 的范围内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范 围内。在间隔 L1 小于 10mm 时， 等离子体有时不稳定， 特别是在间隔 L1 为鞘厚度以下的情 况下， 存在难以在处理容器 1 内生成等离子体的情况。另一方面， 在间隔 L1 大于 30mm 时， 扩张突出部 64 过于接近载置台 5 的电极 7， 因此， 难以起到相对电极的功能， 并且， 也有可能 由载置台 5 的热量导致扩张突出部 64 遭受热损伤。
另外， 同样地， 为了避免扩张突出部 64 过于接近载置台 5 的电极 7， 扩张突出部 64 的厚度 ( 在此是上表面 64a 和下表面 64c 的下端之间的距离 )L2 的上限例如优选为 20mm。 但是， 在扩张突出部 64 的厚度 L2 过小时， 作为相对电极的效果降低， 因此， 厚度 L2 的下限 例如优选为 5mm 以上。因而， 扩张突出部 64 的厚度 L2 优选在 5mm ～ 20mm 的范围内， 更优 选在 7mm ～ 17mm 的范围内。
并且， 为了使扩张突出部 64 起到相对电极的功能， 并与上述同样地避免扩张突出 部 64 过于接近载置台 5 的电极 7， 从扩张突出部 64 的下表面 64c 的下端到载置台 5 的上 表面的距离 L3( 在此是指两构件的高度位置之差的意思 ) 例如优选在 15mm ～ 60mm 的范围 内， 更优选在 20mm ～ 25mm 的范围内。
另外， 在本实施方式的等离子体处理装置 104 中， 形成为如下构造 ： 将气体导入口 15a 设置于比扩张突出部 64 靠上方的位置的抵接支承部 60′， 向扩张突出部 64 和微波透 过板 28 之间的空间 S1 中供给处理气体。利用该构造， 能够促进作为等离子体生成空间 S 的一部分的微波透过板 28 正下方的空间 S1 的气体置换和排出， 并且， 易于使处理气体活性 化。结果， 能够在微波透过板 28 正下方的空间 S1 的整个区域中高效地生成等离子体。并 且， 作为次要的效果， 通过向微波透过板 28 的正下方的空间 S1 中供给处理气体， 在等离子 体处理装置 104 中进行例如等离子体氮化工艺等的情况下， 能够促进自石英制的微波透过 板 28 放出的氧排出， 因此， 能够抑制形成的氮化膜中的氮浓度降低。
另外， 图 8 的扩张突出部 64 为了确保表面积， 在下表面 64c 中设有两个环状的槽 64d， 但能够扩大表面积的形状并不限定于图 8 所示的截面形状。扩张突出部 64 的形状能够做成例如环状、 以任意配置形成有多个孔部的形状等任意形状。 但是， 从防止在面向等离 子体生成空间 S 的扩张突出部 64 的表面发生异常放电、 防止产生微粒的方面考虑， 优选将 图 8 所示那样的将角部弄圆而成的形状。另外， 在图 8 中， 使扩张突出部 64 抵接于盖构件 27 的抵接支承部 60′， 但也可以与抵接支承部 60′分开。
在本实施方式中， 在抵接支承部 60′的面向等离子体生成空间 S 的露出表面设有 保护膜 48。另一方面， 扩张突出部 64 也可以整体由硅形成而不设置保护膜。但是， 在由铝 等金属材料形成扩张突出部 64 的情况下， 例如能够利用等离子体喷镀在扩张突出部 64 的 表面涂敷 SiO2 膜等来设置保护膜。即使形成保护膜 48， 也能够维持作为相对电极的功能， 生成稳定的等离子体而能够进行均匀的等离子体处理。
本实施方式的其他构造及效果与第 1 实施方式相同。
在上述第 1 ～第 5 实施方式中说明的特征性构造能够互相组合。例如， 也可以在 第 1 实施方式 ( 图 1、 图 2A、 图 2B) 的扩张突出部 60B、 第 3 实施方式 ( 图 6) 的扩张突出部 62 上， 像第 2 实施方式那样设置凹凸来进一步扩大表面积。 同样地， 也可以在第 4 实施方式 ( 图 7)、 第 5 实施方式 ( 图 8) 的扩张突出部 63、 64 上， 像第 2 实施方式那样地设置凹凸来 进一步扩大表面积。
另外， 既可以在盖构件 27 和处理容器 1 这两者上设置起到相对电极的功能的突出 部， 也可以在盖构件 27 和处理容器 1 这两者上设置起到相对电极的功能的辅助电极构件 ( 扩张突出部 63、 64)。
接着， 根据实验结果说明本发明的作用效果。在与图 1 的等离子体处理装置 100 相同构造的等离子体处理装置中， 若在对载置台 5 的电极 7 施加高频电压时测定载置台 5 的电位， 则产生图 9A 及图 9B 示意地所示那样的交流波形。图 9A 表示相对电极表面积相对 于偏压用电极面积不足够大的大小的情况， 图 9B 表示相对电极表面积相对于偏压用电极 面积足够大的大小的情况。图中的 Vmax 是载置台 5 的高频电压的振幅的最大值， 一般认为 Vmax-GND( 接地电位 ) 的电位差与等离子体电位 (Vp) 的振动振幅相对应。 在相对电极表面 积相对于偏压用电极面积不足够大的图 9A 中， Vp 利用高频振动， Vmax 变大。另一方面， 在 相对电极表面积相对于偏压用电极面积足够大的图 9B 中， 基本上不使等离子体电位变化 就能够产生自偏压 (Vdc)。
接着， 图 10 表示对于在等离子体处理装置中改变处理条件来进行等离子体氧化 处理的情况下产生的铝 (Al) 污染的量与 Vmax 的关系进行调查的结果。 处理条件如下所述。 处理压力为 6.67Pa、 20Pa 或 40Pa。作为处理气体， 采用 Ar 气和 O2 气， 使处理气体中的氧气 的流量比率为 0.5 体积％、 1 体积％、 25 体积％或 50 体积％。另外， 向载置台 5 的电极 7 供 给的偏压用高频电力的频率为 13.56MHz， 高频功率为 450W、 600W 或 900W。由图 10 可知， 与 处理条件无关， 在 Vmax 上升时， Al 污染与其成正比地增加。一般认为 Al 污染的原因在于 Al 制的盖构件 27 被溅蚀。为了抑制 Al 污染， 将 Vmax 的值抑制得较小的做法有效， 应理解 10 2 为， 例如为了将 Al 污染抑制在 7×10 [atoms/cm ] 以下， 使 Vmax 为 70V 以下即可。而且， 为了抑制 Vmax， 如图 9B 所示， 使相对电极表面积大于偏压用电极面积的做法有效。
因此， 进行用于调查使偏压用电极面积恒定、 改变相对电极表面积的情况下的 Vmax 变化的实验。图 11 ～图 16 是表示对于在与图 1 的等离子体处理装置 100 相同构造 的等离子体处理装置中在各种处理条件下进行等离子体氧化处理的情况下的相对电极面积比 ( 横轴 ) 与 Vmax( 纵轴 ) 的关系的图表。在此， 相对电极面积比是指用相对电极表面 积除以偏压用电极面积而得到的值。另外， 作为处理气体， 采用 Ar 气和氧气。另外， 向载置 台 5 的电极 7 供给的偏压用高频电力的频率为 13.56MHz， 高频功率为 0W( 未施加 )、 300W、 450W、 600W 或 900W。
图 11 是使处理压力为 6.67Pa、 氧气流量比率为 0.5 体积％、 用于生成等离子体的 微波功率为 1200W 的条件下的实验结果。图 12 是使处理压力为 6.67Pa、 氧气流量比率为 50 体积％、 微波功率为 3400W 的条件下的实验结果。图 13 是使处理压力为 20Pa、 氧气流量 比率为 0.5 体积％、 微波功率为 1200W 的条件下的实验结果。图 14 是使处理压力为 20Pa、 氧气流量比率为 50 体积％、 微波功率为 3400W 的条件下的实验结果。图 15 是使处理压力 为 40Pa、 氧气流量比率为 0.5 体积％、 微波功率为 1200W 的条件下的实验结果。图 16 是使 处理压力为 40Pa、 氧气流量比率为 50 体积％、 微波功率为 3400W 的条件下的实验结果。相 2 2 2 对电极表面积为 500cm 、 1400cm 、 1800cm 、 2200cm2 或 3150cm2， 偏压用电极面积为 855cm2。
由图 11 ～图 16 的图表可知， 随着相对电极面积比变大， Vmax 减小。还可明确， 该倾向在处理压力为 6.67Pa 的情况下最为显著， 压力越低， 通过增加相对电极面积比产生 的 Vmax 的抑制效果越大。在与图 1 的等离子体处理装置 100 相同构造的等离子体处理装 置中， 为了可靠地获得通过增加相对电极面积比产生的 Vmax 的抑制效果， 一般认为优选在 40Pa 以下的处理压力下进行等离子体处理。
根据以上结果， 对于在与图 1 的等离子体处理装置 100 相同构造的等离子体处理 装置中改变相对电极表面积进行等离子体氧化处理的情况下产生的铝 (Al) 污染的量进行 了调查。在该实验中， 使相对电极表面积为 2200cm2( 面积比 ： 大 )、 1800cm2( 面积比 ： 中 )、 2 2 500cm ( 面积比 ： 小 )， 偏压用电极面积为 855cm 。 另外， 处理压力被设定为在 6.67Pa ～ 40Pa 的范围内不同的压力条件。图 17 表示其结果。另外， 图 17 中的 “5.0E10” “1.8E11” 、 等标记 10 11 分别是指 Al 污染量为 “5.0×10 个” 、 “1.8×10 个” 等意思。由该结果可知， 在相对电极 2 2 表面积为 2200cm ( 面积比 ： 大 ) 或 1800cm ( 面积比 ： 中 ) 的情况下， 能够在 40Pa 以下的处 理压力下将 Vmax 抑制在 70V 以下 ( 参照图 10)， 是也能够充分抑制 Al 污染的值。但是， 在 2 相对电极表面积为 500cm ( 面积比 ： 小 ) 的情况下， 在 20Pa 以下的处理压力时， 无法将 Vmax 抑制在 70V 以下 ( 参照图 10)， Al 污染也会大幅度增加。由该结果可知， 为了将 Vm ax 抑制 2 在 70V 以下， 使相对电极表面积为 1800cm ( 面积比 ： 中 ) 以上的做法有效。因而， 表示相对 电极面积比 ( 相对电极表面积 / 偏压用电极面积 ) 优选为 1 ～ 5， 更优选为 2 ～ 5， 最好为 2 ～ 4。
接着， 进行对于在与图 1 的等离子体处理装置 100 相同构造的等离子体处理装置 中由处理气体的导入位置的不同产生的效果进行验证的实验。在该实验中， 对于在等离子 体氮化处理中、 从图 1 的气体导入口 15a 导入处理气体的情况 ( 实施例 ： 图 1 的形态 ) 和在 比突出部 60 靠下方的侧壁 1b 上以环状设置气环 (gas ring) 来导入处理气体的情况 ( 比较 例： 省略图示 ) 下的氮化硅膜中的氧量进行了比较。 等离子体氮化处理的对象是直径 300mm 的晶圆 W 表面的硅。氮化硅膜中的氧量利用 X 射线光电子分析装置 (XPS) 对晶圆 W 的中央 部和缘部进行测定。
等离子体氮化处理条件如下所述， 使 N2 流量比率、 处理压力及高频偏压电力发生 变化。N2 流量比率 17％
N2 流量 ： 333mL/min(sccm)， Ar 流量 ： 1667mL/min(sccm)
N2 流量比率 40％
N2 流量 ： 800mL/min(sccm)， Ar 流量 ： 1200mL/min(sccm)
处理压力 ： 6.67Pa、 20Pa 或 133Pa
微波功率 ： 1500W
高频偏压电力 ： 0W( 未施加 )、 450W 或 900W
处理时间 ： 90 秒
图 18A 表示晶圆 W 中央部的氮化硅膜中的氧量的测定结果， 图 18B 表示晶圆 W 缘 部的氮化硅膜中的氧量的测定结果。能够确认， 与从比突出部 60 靠下方的位置导入处理气 体的比较例相比， 在从气体导入口 15a 导入处理气体的实施例中， 在处理压力为 6.67Pa ～ 133Pa 的范围内氮化硅膜中的氧浓度降低。 实施例的氧浓度降低与是否施加高频偏压无关， 不论是在晶圆 W 的中央部还是缘部都显示相同的倾向。在氧浓度原本较高的处理压力为 133Pa 的晶圆 W 缘部的测定结果中， 能够确认， 与比较例相比， 实施例氧浓度最大降低 8％左 右。 为了扩大相对电极面积， 在设有扩张突出部 60B 的与图 1 相同构造的等离子体处 理装置中， 扩张突出部 60B 与微波透过板 28 之间的封闭的空间 S1 成为气体积存处， 在等离 子体氮化处理时易于导致氧混入到氮化硅膜中。氧混入是存在于微波透过板 28 中的氧利 用等离子体的作用放出到等离子体生成空间 S 中而混入到利用等离子体氮化处理形成的 氮化硅膜中的现象。在比较例中， 由于从比突出部 60 靠下方的位置导入处理气体， 因此， 在 微波透过板 28 正下方的空间 S1 中发生气体滞留。结果， 一般认为从微波透过板 28 放出来 的氧长时间逗留在空间 S1 中， 难以从处理容器 1 排出， 导致氧向晶圆 W 表面的氮化硅膜中 混入的几率升高。另一方面， 在实施例中， 通过从气体导入口 15a 向微波透过板 28 正下方 的空间 S1 中导入处理气体， 能够使从微波透过板 28 排出来的氧自空间 S1 迅速地移动。结 果， 一般认为能够高效地将氧排出到处理容器 1 之外， 因此， 能够降低氧向晶圆 W 上的氮化 硅膜中混入。
像以上详细说明的那样， 本发明的各实施方式的等离子体处理装置包括构成隔着 等离子体生成空间 S 而与电极 7 成对的相对电极的至少一部分的扩张突出部 60B、 61B、 62、 63、 64， 上述扩张突出部 60B、 61B、 62、 63、 64 与微波透过板 28 之间空开间隔 L1 地从处理容 器 1 或者盖构件 27 朝向等离子体生成空间 S 突出， 因此， 能充分地确保相对电极的面积， 能 够抑制等离子体电位 (Vp) 的振动。另外， 通过增大相对电极的面积， 也能抑制在等离子体 的作用下而溅蚀相对电极的表面， 能够防止污染。 另外， 通过以足够的面积确保相对电极的 面积， 也能够抑制其他部位的短路、 异常放电。并且， 由于与微波透过板 28 之间空开间隔地 62、 63、 64， 因此， 不会缩小微波透过板 28 的有效面积， 能够导入 设置扩张突出部 60B、 61B、 足够的微波功率而使在处理容器 1 内形成的等离子体稳定化。
以上， 出于例示的目的详细地说明了本发明的实施方式， 但本发明并不限定于上 述实施方式。例如， 在上述实施方式中， 例示了支承微波透过板 28 的盖构件 27 是微波导入 部 26 的一部分的构造， 但也可以是支承微波透过板 28 的盖构件 27 形成处理容器 1 的一部 分。
另外， 在上述实施方式中， 在盖构件 27 上设有气体导入口 15a， 但也可以在除盖构 件 27 之外的构件上设置气体导入口 15a。 例如， 图 19 是表示与处理容器 1 的侧壁 1b 一体地 设有扩张突出部 62 的形态 ( 第 3 实施方式 ： 参照图 6) 的变形例的等离子体处理装置 102A 的主要部分剖视图。如图 19 所示， 通过形成设置在处理容器 1 的侧壁 1b 上端的槽形的环 状通路 13A， 在侧壁 1b 内形成与该环状通路 13A 相连通的气体导入通路 15b， 能够在侧壁 1b 的上部设置气体导入口 15a。即使这样， 也能够从气体导入口 15a 向微波透过板 28 和扩张 突出部 62 之间的空间 S1 中供给处理气体。
另外， 在上述实施方式中， 表示了作为暴露在等离子体中的构件的盖构件 27 的主 体材质采用铝的情况下的实验结果， 但即使在采用不锈钢等其他金属的情况下， 也能够获 得同样的效果。
另外， 扩张突出部并不一定限定为环状， 也可以做成互相分离的多个扩张突出部 朝向等离子体生成空间 S 突出的形状。
另外， 等离子体处理的内容只要是向载置台 5 的电极 7 供给高频电力的工艺即可， 不限定于等离子体氧化处理或者等离子体氮化处理， 例如能够将等离子体 CVD 处理、 蚀刻 处理等各种等离子体处理作为对象。并且， 被处理体也并不限定于半导体晶圆， 能够将 FPD 用玻璃基板等其他的基板作为对象。