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審決分類 審判 全部無効 2項進歩性 訂正を認める。無効とする(申立て全部成立) H01L
管理番号 1223207
審判番号 無効2009-800128  
総通号数 131 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2010-11-26 
種別 無効の審決 
審判請求日 2009-06-18 
確定日 2010-08-09 
訂正明細書 有 
事件の表示 上記当事者間の特許第3567736号発明「プラズマ処理装置」の特許無効審判事件について、次のとおり審決する。 
結論 訂正を認める。 特許第3567736号の請求項1?5に係る発明についての特許を無効とする。 審判費用は、被請求人の負担とする。 
理由 [1]手続の経緯
平成10年 5月25日 本件特許出願(特願平10-142562号)
平成16年 6月25日 特許設定登録(特許第3567736号)
平成21年 6月18日 特許無効審判請求(無効2009-80012 8号)
平成21年 9月 9日 答弁書・訂正請求書の提出
平成21年10月 2日 訂正請求書の送付(弁駁指令)
平成21年11月 2日 弁駁書の提出
平成21年12月21日 口頭審理
平成22年 1月12日 無効理由通知の送付
平成22年 2月15日 意見書・訂正請求書の提出
平成22年 3月 8日 訂正請求書の送付(弁駁指令)
平成22年 4月 7日 弁駁書の提出

[2]請求人の主張の概要
請求人は、本件の請求項1?5に係る発明の特許を無効にするとの審決を求め、その理由として、本件の請求項1?5に係る発明は、本件出願前に頒布された甲第1号証?甲第4号証に記載の発明と同一、ないしはそれらに基いて当業者が容易に発明をすることができたものであって、本件の請求項1?5に係る発明の特許は、特許法第29条第1項第3号あるいは特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであるから、特許法第123条第1項第2号の規定により、無効とされるべきであると主張し、その証拠方法として下記甲各号証を提出している。
甲第1号証:特開平9-249976号公報
甲第2号証:特開平2-211624号公報
甲第3号証:実開平3-8429号公報
甲第4号証:特開平3-132027号公報

また、平成21年11月2日付け弁駁書において新たに下記甲各号証を提出している。
甲第5号証:特開平8-264518号公報
甲第6号証:特開平7-201494号公報
甲第7号証:特開平8-339991号公報
甲第8号証:特開平10-125496号公報
甲第9号証:特開平10-79374号公報
甲第10号証:特開平10-92795号公報
甲第11号証:特開平5-206072号公報

[3]被請求人の主張の概要
被請求人は、本件無効審判の請求は成り立たないとの審決を求め、訂正請求をするとともに、下記乙各号証を提出し、答弁書において、訂正後の本件発明1?5は甲第1号証?甲第4号証に記載された発明と同一、ないしはそれらに基いて当業者が容易に発明することができたものではなく、本件発明1?5の特許は、特許法第29条第1項第3号あるいは特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものではないから、請求人が主張する無効理由は理由がない旨主張している。

乙第1号証:特開平7-169703号公報
乙第2号証:特開平10-116826号公報

[4]無効理由通知について
(1)無効理由通知の概要
当審において平成22年1月12日付けで通知した無効理由の概要は、以下のとおり。

本件の請求項1?5に係る発明は、平成21年9月9日付け訂正請求書に添付された訂正明細書の特許請求の範囲の請求項1?5に記載されたとおりのものであるところ、これらは、本件出願前に頒布された刊行物1(特開平5-206072号公報:甲第11号証)、刊行物2(特開平8-339991号公報:甲第7号証)および周知技術に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第123条第1項第2号に該当し、その特許は無効とされるべきものである。

(2)被請求人の主張の概要
被請求人は、上記無効理由通知に対して、平成22年2月15日付けで訂正請求書を提出するとともに、同日付けの意見書において、上記無効理由通知において示された、本件請求項1-5に係る発明についての特許の無効理由が解消する旨主張している。

(3)請求人の主張の概要
請求人は、下記周知資料1?3を提出するとともに、平成22年4月7日付け弁駁書で、平成22年2月15日付け訂正請求書による訂正後の本件請求項1?5に係る発明は、依然として進歩性を具備せず、その特許は無効とされるべき旨の主張をしている。

周知資料1:特開平7-335626号公報
周知資料2:特開平6-333843号公報
周知資料3:特開平10-92597号公報

[5]平成22年2月15日付け訂正請求(以下、「本件訂正請求」という。)について
(1)訂正の内容
・訂正事項1
特許請求の範囲の請求項1を、
「【請求項1】
処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気されるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」と訂正する。

・訂正事項2
特許請求の範囲の請求項2を、
「【請求項2】
処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させるガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記プラズマ形成領域を通過した前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」と訂正する。

・訂正事項3
特許請求の範囲の請求項3を、
「【請求項3】
請求項1または2に記載のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入部材は前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」と訂正する。

・訂正事項4
特許請求の範囲の請求項4を、
「【請求項4】
請求項3に記載にプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された整流板であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」
と訂正する。

・訂正事項5
特許請求の範囲の請求項5を、
「【請求項5】
請求項3に記載のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」と訂正する。

・訂正事項6
発明の詳細な説明の欄の段落【0002】の記載を、
「【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置などのプラズマ処理装置が広く利用されている。半導体装置の量産現場においては、上記プラズマ処理装置に対し生産性の観点から、大きい処理速度、処理速度の均一性、装置設置面積の縮小化、ランニングコストの低減の等の要求がある。」と訂正する。

・訂正事項7
発明の詳細な説明の欄の段落【0007】の記載を、
「本発明の目的は、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできる誘導結合型のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置を提供することにある。」と訂正する。

・訂正事項8
発明の詳細な説明の欄の段落【0008】の記載を、
「上記目的は、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気されるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。または、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させるガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。」と訂正する。

・訂正事項9
発明の詳細な説明の欄の段落【0009】の記載を、
「さらには、前記ガス導入部材は前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された整流板であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。
さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。」
と訂正する。

・訂正事項10
発明の詳細な説明の欄の段落【0010】の記載を、
「【発明実施の形態】
図1に本発明の比較例を示す。本比較例に係わるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管2と、ベースチャンバ1と、蓋部3と、放電管2の側面に巻き付けた2ターン以上のコイル状アンテナ4と、被処理基板7を載置するステージ5と、ステージを加熱するヒータ6と、温調装置8と、上部アンテナと下部アンテナの間に配置されたガス導入用部材9と、ガス供給システム10と、アンテナに電力を投入する高周波電源11と、整合器12と、から構成される。ただし、処理室を構成する放電管2と蓋部4は、両者が一体化された、なべ底形状をしたものであっても差し支えない。」と訂正する。

・訂正事項11
発明の詳細な説明の欄の段落【0012】の記載を、
「本比較例において、アンテナ4に高周波電源11から整合器12を介して電力を投入することによりプラズマ13が発生する。この際、先にも述べたように、0.1?10Tｏｒｒといった高圧力の条件では、プラズマの拡散が遅い為に、プラズマはアンテナのごく近傍にリング状に発生する。この時、ガス導入部材9からガス穴16を介して処理室内に導入された処理用ガスは、図中14に示すような流れパターンを描くことになる。処理室内に導入されたガスは、プラズマ領域13を通過することにより十分に解離され、処理に寄与する活性種を十分に発生させることができるため、処理速度が向上する。さらに、プラズマ領域13で生成された活性種は、ガス流れにより処理室の中央部にまで輸送される為、処理の均一性も向上する。」と訂正する。
・訂正事項12
発明の詳細な説明の欄の段落【0026】の記載を、
「以上、本発明における一実施例について説明してきたが、これらはいずれも一例にすぎず、請求項の記載事項を何ら制限するものではない。たとえば、実施例に関しては誘電体製の円筒型放電管と蓋部により処理室上部を形成したが、これは、両者が一体型となったような、鍋底型形状や、半球型ベルジャ型のような形状にも適用可能である。さらに、アッシング装置を例に説明を行ったが、他のプラズマ処理装置、即ち、エッチング装置にも適用可能である。上記のような実施例によれば、処理用のガスをプラズマの強い領域を通過させることができ、処理用ガスは強いプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度、均一性を向上させることができる。これにより、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減が期待できる。」と訂正する。

・訂正事項13
発明の詳細な説明の欄の段落【0027】における記載を、
「本発明によれば、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置を提供できる。」と訂正する。

・訂正事項14
図面の簡単な説明の欄における記載を、
「【図1】本発明の比較例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。」と訂正する。

・訂正事項15
図面の簡単な説明における記載を、
「【図2】図1の比較例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。」と訂正する。

・訂正事項16
図面の簡単な説明における記載を、
「【図3】図2の比較例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。」と訂正する。

(2)訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
(a)訂正事項1について
(a-1)「この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナ」の部分は、形成されるプラズマを誘導結合型プラズマに限定し、それに伴ってコイル状アンテナに供給される電力を高周波電力としたものである。また、プラズマの形成場所を、「前記処理室内」と明りょうにしたものであるから、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明に相当する。
(a-2)「前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気される」の部分は、プラズマの形成領域及びガスの導入先をより明りょうにしたもので、明りょうでない記載の釈明に相当する。
(a-3)「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」の部分は、本件発明の対象をプラズマ処理装置から「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」に限定するもので、特許請求の範囲の減縮に相当する。
そして、これらの訂正は本件特許明細書の【0012】,【0017】,【0019】,【0026】の記載、及び図【4】,【5】,【6】の記載内容に基づくものであり、実質上、特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。

(b)訂正事項2について
(b-1)「この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナ」については、上記(a-1)と同じである。
(b-2)「この壁の下方側に配置され前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させるガス導入部材」の部分は、プラズマの形成領域及びガスの導入先を、より明りょうにしたものであり、明りょうでない記載の釈明に相当する。
そして、これらの訂正は、本件特許明細書の【0012】,【0017】,【0019】の記載、及び図【4】,【5】,【6】の記載内容に基づくものであり、実質上、特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
(b-3)「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」の部分については、上記訂正事項(a-3)と同じである。

(c)訂正事項3について
(c-1)ガス導入手段を、「前記ガス導入部材は前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段」とより明りょうにするものであり、明りょうでない記載の釈明に相当する。
そして、この訂正は、本件特許明細書の【0012】,【0019】の記載、及び図【4】,【5】,【6】の記載内容に基づくものであり、実質上、特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
(c-2)「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」の部分については、上記(a-3)と同じである。

(d)訂正事項4について
(d-1)「整流板」を、「前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された」としてその配置位置を明りょうにしたものであり、明りょうでない記載の釈明に相当する。
そして、この訂正は、図【4】,【6】の記載内容に基づくものであり、実質上、特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
(d-2)「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」の部分については、上記(a-3)と同じである。

(e)訂正事項5について
「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。」なる訂正は、上記(aー3)と同じである。

(f)訂正事項6-16について
発明の詳細な説明の欄の【従来技術】に係る訂正事項6、【発明が解決しようとする課題】に係る訂正事項7、【課題を解決するための手段】に係る訂正事項8、9、【発明実施の形態】に係る訂正事項10-12及び【発明の効果】に係る訂正事項13、図面の簡単な説明に係る訂正事項14-16は、いずれも請求項1-5に係る上記訂正事項1-5に対応して、発明の詳細な説明の記載を整合させるものであり、明りょうでない記載の釈明に相当する。また、訂正事項11における「リング状」とする訂正、及び訂正事項12における「半球型」とする訂正は、いずれも誤記の訂正を目的とするものであることは、明らかである。

(3)むすび
したがって、上記訂正は、特許法第134条の2ただし書き第1項各号の規定に適合し、また、同条第5項で準用する特許法第126条第3項、及び第4項の規定に適合するから、当該訂正を認める。

[6]無効理由についての判断
(1)本件発明
上記[5]において述べたとおり、本件訂正請求は認められるから、本件請求項1?5に係る発明は、上記[5](1)に記載されるとおりのものと認める。(以下、それぞれ、「本件発明1」…「本件発明5」という。)

(2)引用刊行物の記載事項、および引用発明
これに対して、本件出願前に頒布された特開平5-206072号公報(甲第11号証:以下、「引用刊行物1」という。)には、以下のとおりの記載がある。

(a)「【産業上の利用分野】本発明はRFプラズマ処理反応装置に関し、より詳細には高周波(RF)エネルギー源と関連するRF電磁波をプラズマに誘導結合するための多コイルアンテナを用いるプラズマ反応装置に関する。」(【0001】)

(b)「【実施例】
1.概要 図1-図3は半導体ウエハ5を加工するための、誘導プラズマ源装置、磁気増強したプラズマ源装置、容量性結合されたバイアス装置、および本発明の他の側面を用いるプラズマ反応装置チャンバーシステム10の概略断面図である。この三つの図はこのシステムの好適な特徴とその他の特徴を示す。」(【0024】)

(c)例示するシステム10は側壁12、頂壁13、低壁14を有する……真空チャンバーハウジング11を含む。……頂壁13は壁12-12の間に形成された下部チャンバーウエハ加工部16Bとドーム17によって形成された上部チャンバープラズマ源部16Aの間の中央開口部15を有する。このドームは好適には石英やその他のアルミナやアルファアルミナ(サファイア)等のいくつかの誘電体材料のような誘電体材料によって形成される反転した単一壁あるいは二重壁のカップとして構成することができる。図1に示す実施例では、ドーム17は石英等の誘電体の円筒状の壁17Wと……頂壁17Tからなる。」(【0025】)

(d)「2節に示しまた図2に図示するように、プロセスガス、パージガス、希釈剤その他は、プラズマ源(ドーム)の基部、プラズマ源の頂部プレート17T、およびウエハの周辺にそれぞれ配置された三つのマニホルド注入源G1、G2およびG3によっンバー(「によってチャンバー」の誤記)に供給することができる。……主吸気マニホルドG1においては、ガスは頂壁
13の内部に取り付けたあるいは頂壁13と一体の石英リングガスマニホルド51を介して、22に示すように内部真空加工チャンバ-16に入る。マニホルド23は好適にはRFエネルギーの印加後にエッチングもしくは蒸着プラズマを発生させるためにチャンバー部16B,16Aに対してわずかに上向きの角度でエッチングガスもしくは蒸着ガスを供給する。ドーム17の頂部プレ-ト17T中の頂部マニホルド装置G2は反応性ガスあるいはその他のガスをチャンバー16い(「に」の誤記)取り入れるのに用いることができる。(【0027】)

(e)「RFエネルギーはRF供給および整合ネットワーク31によって給電される少なくとも1回巻のアンテナ30……によってドームに供給される。アンテナ30は好適には複数回巻の円筒状構成を有する。」(【0027】)

(f)「好適には、チャンバープラズマ源部16Aからのガスの流れはウエハ5に向かって下向きに流れ、次にウエハから径方向に外向きに引き出される。……
ガスの流れはマニホルドG1からの通路22に沿ってドーム/プラズマ源に向かう……径方向に内向きに流れる。全体的なガスの流れは通路34に沿って上部チャンバープラズマ源16Aからウエハ5に、通路3に沿ってウエハからスクリーン29を通って排気マニホルド33、そして通路37に沿って排気マニホルド33から排気システム21に向かう。」(【0028】)

(g)「RF電力は二つの電極、通常その上面がウエハ5を支持するウエハ支持電極32Cと…第2の電極との間に印加される。すなわち、アンテナ30はドーム17とプラズマチャンバー16Aの外側のそれらに隣接する位置に配置され、」(【0029】)

(h)「このプラズマはドーム17中でコイルアンテナ30内に形成された小さな容積に集中されて発生する。」(【0029】)

(i)「2.多重ガス注入 前述したように、このチャンバーには反応性ガス、パージガス、その他を異なる場所に注入してそれぞれの加工(エッチング、蒸着その他)の条件とその加工に用いられる材料に応じて加工を向上させるための複数のガス注入源G1、G2、G3(図2)が内蔵されている。まず、チャンバーはプラズマ源領域16Bの基部/底部の周囲に標準の径方向ガス分配システムG1を有する。好適な構成では、G1注入システムはプラズマ源の底部の石英ガス分配リング51とこのリングにガスを供給する分配チャンネルを形成する周辺環状マニホルド52からなる。」(【0032】)

(j)「上記の通り、エッチャントおよび蒸着ガス、不動態化ガス、希釈ガスその他から選択されたさまざまな種類のガスをG1からG3までの一つあるいはそれ以上の供給源からチャンバーに供給して特定のエッチング・蒸着処理および材料の必要条件を満足することができる。……
C_(2)F_(6)あるいはCF_(4) といったエッチャントをG1あるいはG2を介して…プラズマ源領域16Aに取り入れ、」(【0033】)

上記記載事項(a)-(j)によれば、引用刊行物1には、

「下部チャンバーに配置されウエハ(基板)が載置されるウエハ支持電極と、このウエハ支持電極上方でプラズマが形成されるプラズマ源領域を囲む上部チャンバーの誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記上部チャンバー内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記上部チャンバーにガスを導入するガス注入源G1とを備え、前記ガス注入源G1からのガスが前記上部チャンバー内に向けて導入され前記ウエハ支持電極の周囲から排気されるプラズマエッチング等プラズマ処理装置。」の発明(以下、「引用刊行物1発明」という。)が記載されている。

(3)対比・判断
(3-1)本件発明1
本件発明1と引用刊行物1発明とを対比すると、引用刊行物1発明における「下部チャンバー」および「上部チャンバー」、「ウエハ支持電極」、「ガス注入源G1」は、それぞれ、本件発明1における「処理室」、「ステージ」、「ガス導入部材」に相当するから、

両者は、
「処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室内にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内に向けて導入され前記ステージの周囲から排気されるプラズマエッチング処理装置。」である点で一致し、以下の点で相違する。

(相違点1)
本件発明1では、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気されるのに対し、引用刊行物1発明では、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内に向けて導入され前記ステージの周囲から排気される点。

(相違点2)
本件発明1は、プラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であるのに対し、引用刊行物1発明では、プラズマエッチング等プラズマ処理装置であり、プラズマアッシング処理装置についての特定がなされていない点。

そこで、上記相違点について検討する。
・(相違点1)について
本件出願前に頒布された特開平8-339991号公報(甲第7号証:以下「引用刊行物2」という。)には、以下のとおりの記載がある。

(k)「【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に…各種膜の成膜やエッチング等に使用されるマイクロ波と交流バイアスを併用したプラズマ装置に関するものである。」(【0001】)

(l)「【従来の技術】…
図11は、マイクロ波と高周波バイアスを併用し、かつ磁場を用いてECRプラズマを発生させる、…従来例の概略を示す。1はマイクロは発生器、2はマイクロ波導入手段、3は石英ベルジャ、4は金属容器、5はガス導入手段、…8はコイル、9は試料、10は試料を支持する第1の電極、11はプラズマに電位を加えるために設置された第2の電極、…である。……
……
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装置では、第2の電極は、絶縁物である石英ベルジャより、マイクロ波入射部に対して遠い方に設置されている。…周囲が石英ベルジャで囲まれた内部において、主にマイクロ波が吸収されプラズマ強度が強くなる様にコイルの強度の調整がなされ、…。この場合、第2の電極の周辺には拡散されて来た弱いプラズマしか存在しない。このため、強いプラズマと第2の電極間の電位差が増大し…」(【0002】-【0005】)と記載され、図11には、石英ベルジャより下方に第2の電極が設置される様子が示されている。

(m)「【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例を図1により説明する。マイクロ波発生器1にて発生した2.45GHｚのマイクロ波電力は、導波管や同軸線路等のマイクロ波導入手段2、石英ベルジャ3を経由して気密容器内15に導入される。気密容器は、石英ベルジャ3と金属容器4で構成され、ガス導入手段5、バルブ6および排気手段7が接続されている。気密容器内15には、試料9、金属容器4とは絶縁された、試料を支持する第1の電極10、および第2の電極11が設置されている。マイクロ波の導入、コイル8およびガスにより、試料9より、マイクロ波導入部に近い部分で強いECRプラズマが発生する。……
……第2の電極11は、周囲が石英ベルジャ3に囲まれた部分のプラズマが強い部分に設置されているため、強いプラズマと第2の電極11間の電位差が低くなり、……エッチングが可能となる。」(【0009】)と記載され、図1には、プラズマの強い部分に第2の電極が設置されるとともに、石英ベルジャより下方に設置されたガス導入手段5から内部にガスが供給される様子が示されている。

(n)「図4は、本発明の第3の実施例であり、ガス導入手段5から出たガスは、ガスバッファ部13で均一な圧力にした後、金属容器4に明けられた微小穴を通過し、第2の電極11と石英ベルジャ3の内面で作られた空間を経由して気密容器内15に導入される。すなわち第2の電極11の一部がガス導入路の1部を形成し、第2の電極の上部からガスが導入される様に構成している。このようにすることにより強いプラズマの近くに周囲から均一にガスを供給することが出来るので、均一で強いプラズマを生成できる。
…図5は、本発明の第4の実施例であり、第2の電極の内部をガス導入路として用いる例を示す。図4と同様の効果が得られる。なお、図4,図5共に、第2の内部電極11を金属容器4と接して構成したものである。」(【0012】-【0013】)と記載され、図4には、ECRプラズマ処理装置において、石英ベルジャより下方の金属容器に配置された微小穴(ガス導入部)からのガスが、微小穴に連結する第2の電極と石英ベルジャ内面との空間を通じてプラズマが強く発生する部分に向け供給される様子が、また、図5には、前記第2の電極自体がガス供給管路を形成したものが示されている。

そして、上記記載事項によると、ECRプラズマエッチング等のECRプラズマ処理装置において、石英ベルジャより下方の部分には、強いプラズマが存在せず、該下方部分に位置する第2の電極と強いプラズマとの間の電位差が増大する課題があること(上記記載事項(k)、(l))、これに対し、図1のように、第2の電極を石英ベルジャより下方ではなく、強いプラズマの部分に設けることにより、電位差増大の課題を解決できること(上記記載事項(m))、さらに、図4、図5のように、石英ベルジャより下方に位置するガス導入手段から上部に向けて連通するよう第2の電極を設置し、ガス導入手段からのガスが第2の電極の上端部から強いプラズマ部分に向けて供給されるようにすることで、均一で強いプラズマが得られること(上記記載事項(n))が理解できる。

そして、プラズマに向けて処理ガスが流されると、ガスの解離が促進され処理に寄与する活性種が十分に発生して処理効率を高めること自体は周知の事項であるから(例えば、特開平8-264518号公報(甲第5号証)【0033】:「また反応性ガスは誘電体窓の側にあるプラズマへ向けて流れるから、反応性ガスがプラズマによく晒されるようになり、反応性ガスの分解、反応が促進され、」)、

引用刊行物2には、ECRプラズマエッチング等のECRプラズマ処理装置において、特に石英ベルジャに取り囲まれた部分、すなわち、プラズマが強く発生する部分に向けてエッチングガス等の処理ガスを供給することにより、処理ガスの解離を促進し、処理に寄与する活性種を十分に発生させて処理効率を高めることが記載されているといえる。

一方、引用刊行物1発明においては、コイルアンテナ内に形成された小さな容積に集中してプラズマが発生するものである(上記記載事項(h)参照)。そして、誘導結合型プラズマ処理装置において、特にアンテナの近傍領域に強いプラズマが形成されることも周知の事項である(例えば、特開平10-125496号公報(甲第8号証)の【0004】には、「電磁誘導結合型プラズマ発生装置は、コイル直下の薄い領域で高密度プラズマを生成する」と記載されている。また、被請求人もアンテナ近傍領域に強いプラズマが形成されることが周知であることを認めている。(平成21年12月21日、第1回口頭審理調書))。

したがって、引用刊行物発明1に係る誘導結合型のプラズマエッチング等プラズマ処理装置においても、コイルアンテナ内の、特にアンテナ近傍の領域に強いプラズマが発生するものと認められ、また、処理効率の向上は、プラズマ処理装置全般における課題であるから、上記引用刊行物2記載のECRプラズマエッチング等のECRプラズマ処理装置における、「プラズマが強く発生する部分に向けてエッチングガス等の処理ガスを供給することにより、処理ガスの解離を促進し、処理に寄与する活性種を十分発生させて処理効率を高める」という技術事項を、上記引用刊行物1の誘導結合型のプラズマ処理装置に適用し、アンテナ近傍の高密度プラズマ領域、すなわち、プラズマ形成領域に向けてガスを導入することは当業者が容易に想到しえたことと認める。

そして、その際、ガスがプラズマ形成領域を通過するように導入し、プラズマ形成領域を通過した後に排気させるようにすることも、処理に寄与する活性種を十分に発生させて処理効率を向上させるとの目的からすれば、当然に考慮すべき事項であり、また、引用刊行物1発明に係るプラズマ処理装置では、ガス導入部材(ガス注入源G1)の上方にアンテナが位置していることから、ガスを上向きに導入することも単なる設計的な事項にすぎない。

なお、被請求人は、平成22年2月15日付け意見書(第14頁第9行-第16頁第5行)において、主に、以下の点を主張している。

(ア)引用刊行物1には、二つのマニホルドG1、G2からG1を選択し、本来的に拡散させてガスを供給する構成を備えているG1からガスを上向きに指向させて導入することについて何らの記載も示唆もない。ましてや、供給したガスがコイルアンテナ30の近傍を通過した後に流れの向きを下方に転回することも、合流して下方の基板に向かうようにすることも何ら考慮されていない。

(イ)引用刊行物1発明は、ガス注入源G1,G2は、注入ガスをより均等に拡散注入するようにガス供給方向の指向性を有さないように構成されている。そして、引用刊行物2発明は、そもそもガス供給方向に指向性を有さないが、有すると解釈したとしても、引用刊行物発明2を引用刊行物1に組み合わせる阻害要因がある。

そして、これらの主張について検討すると、
(ア)について
G1は本来的に拡散させてガスを供給する構成を有するもので、指向性のないものであると被請求人が主張する根拠は、引用刊行物1の「2.多重ガス注入」の節、及び図2に、ガス注入源G1のガス分配リングの穴に階段状の焼結セラミック多孔性ガス拡散プラグが挿入されることが記載されていることと認められるが、「2.多重ガス注入」の節には、当該プラグを挿入することは必須ではなく、その目的についても、中空陰極放電を防止するためであると記載されるのみで、ガスの流れについての具体的記載はない。そして、引用刊行物1の上記記載事項(d)には、「2節に示しまた図2に図示するように」とした上で、G1からチャンバー部16B、16Aに対してわずかに上向きの角度でエッチングガスを供給する旨記載されており、さらに、上記記載事項(f)には、「マニホルドG1からの通路22に沿ってドーム/プラズマ源に向かう…径方向に向かって内向きに流れる。」と記載とされていることからすれば、G1からのガスが指向性をもたないとする被請求人の主張は採用しえない。
また、上記記載事項(d)には、主ガスであるエッチングガス供給源としてG1を使用することが記載され、上記記載事項(j)には、マニホルドG1あるいはG2からエッチャントを供給することが記載されているのであるから、プラズマ形成領域に向けてガスを供給するためのマニホルドとして、G1、G2からG1を選択すること自体は単なる設計的事項にすぎない。
そして、上記のとおり、引用刊行物1発明において、G1からガスをプラズマ形成領域を通過するように上向きに指向させて導入させれば、結果的に装置の上部でガスの流れが下向きに転回し、合流することは明らかであるし、基板周辺下部から排気されていること(上記記載事項(f)、図2)から、該ガスの流れが下方の基板に向かうことも明らかである。

(イ)について
上述の通り、引用刊行物2では、ECRプラズマ処理装置において、特に、石英ベルジャで囲まれた部分、すなわち、プラズマが強く発生する部分に向けてガスを供給しているのであるから、指向性を有するものといえる。そして、上記(ア)についての検討でも述べたように、引用刊行物1発明において、G1からのガス供給は指向性を有するものと認められるから、そこに引用刊行物2発明を適用することに何ら阻害要因はない。

・(相違点2)について
誘導結合型プラズマ処理装置が、プラズマアッシング装置あるいはプラズマエッチング装置として相互に転用可能なことは、本件出願前に周知の事項であり(例えば、特開平10-125496号公報(甲第8号証):「本発明は平面型アンテナコイルを有する誘導結合プラズマの発生装置であって、ウエーハ材料当の表面処理におけるエッチング又はアッシング…を、均一性のよい平面状プラズマによって行うための装置に関するものである。」(【0001】))、引用刊行物1発明に係るプラズマ処理装置をプラズマアッシング装置とすることに格別の困難性は認められない。

そして、本件発明1が、引用刊行物1、2の記載及び周知技術からは予想しえない効果を奏するものとも認められない。

したがって、本件発明1は、引用刊行物1発明及び引用刊行物2記載の公知事項さらに周知技術に基いて当業者が容易に発明をすることができたものである。

(3-2)本件発明2?5
上記[5](1)に記載のとおり、本件発明2は、本件発明1における「ガス導入部材」が「前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させる」ものであることを特定するとともに、「プラズマエッチングまたはプラズマアッシング装置」が「前記ステージの周囲から前記ガスが排気される空間」を備えることを特定するものである。
また、本件発明3は、本件発明1または2における「ガス導入部材」が「前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えた」ことを特定し、さらに、本件発明4、5は、本件発明3における「ガス導入手段」が「前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された整流板」、「前記壁の内側に配置された管路」であることをそれぞれ特定するものであるところ、これらの事項は、上記のとおり、引用刊行物1、2に示されている(引用刊行物1の記載事項(f)、引用刊行物2の記載事項(m)、(n)参照)。
よって、本件発明2?5についても、引用刊行物1発明及び引用刊行物2記載の公知事項さらに周知技術に基いて当業者が容易に発明をすることができたものである。

[7]むすび
以上のとおり、本件請求項1?5に係る発明の特許は、特許法第29条第2項の規定に違反してなされたものであり、同法第123条第1項第2号に該当するので、無効とすべきものである。
審判費用については、特許法第169条第2項の規定で準用する民事訴訟法第61条の規定により、被請求人が負担すべきものとする。
よって、結論のとおり審決する。
 
発明の名称 (54)【発明の名称】
プラズマ処理装置
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気されるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。
【請求項2】
処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させるガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記プラズマ形成領域を通過した前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入部材は前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。
【請求項4】
請求項3に記載にプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された整流板であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。
【請求項5】
請求項3に記載のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、液晶ディスプレー用基板等の製造工程において、エッチングや成膜、アッシング等の処理に好適なプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置などのプラズマ処理装置が広く利用されている。半導体装置の量産現場においては、上記プラズマ処理装置に対し生産性の観点から、大きい処理速度、処理速度の均一性、装置設置面積の縮小化、ランニングコストの低減の等の要求がある。
【0003】
プラズマ処理装置におけるプラズマ源としては、平行平板プラズマ装置に代表される容量結合型プラズマ、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用した有磁場マイクロ波プラズマ、誘導結合型プラズマ等が存在している。プラズマ処理装置では、数ミリTｏｒｒ?数Tｏｒｒの圧力にて処理用のガスを真空排気された反応容器に導入し、上記のようなプラズマ源を用いプラズマを生成し、発生したイオンや活性種を被処理基板に照射することにより処理を行っている。これらのプラズマ源の中で、誘導結合型プラズマ源は、簡易な装置構成で、大口径、高密度のプラズマを生成することが可能であり、近年注目を集めている。以下に、誘導結合型プラズマ源について説明する。
【0004】
誘導結合型プラズマ源は、特開平2-235332号公報に見られるように、基板載置用ステージに対向するように誘電体の板を配置し、その上に渦巻状のアンテナを配置した構成や、特開平8-213196号公報に見られるように、誘電体円筒の側面にコイル状のアンテナを配置した構成をしており、アンテナに高周波電流を流すことにより誘導電界を処理室内に発生させ、プラズマの生成、維持を行っている。誘導結合型プラズマ源は、無電極放電であるために金属表面にプラズマが逃げる割合が少なく、高密度のプラズマを生成することが可能であり、また、上記のように装置構成が簡易であるため、低コスト化がしやすいといった利点を持つ。
【0005】
次に誘導型プラズマ処理装置の一例として、アッシング装置を例に説明を行う。アッシングは比較的大流量(500ｓccm?)、高圧力下(0.1Tｏｒｒ?10Tｏｒｒ)で行われる。大流量で処理を行うために処理室内のガス流速は速くなり、圧力が高いために拡散速度は遅くなるため、処理用ガスのガス流れが処理速度及び均一性に大きく影響する。また、圧力が高いため、プラズマ自身の拡散速度も遅く、アンテナの近傍に強いプラズマが生成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
誘導型プラズマ装置において、特開平8?288266号公報に見られるように、処理室の側面に誘導アンテナを配置し、処理室の天井の中央付近から処理用のガスを導入した場合、処理用のガスは、アンテナ近傍のプラズマの強い領域をあまり通過せずに排気されることになる。これは、処理室に導入する処理用ガスが有効に利用されていないことを意味し、処理速度の観点からは好ましくない。ことに、高圧力下で行われるプロセスでは、アンテナ近傍に強いプラズマが発生し、さらに処理用ガスの流れが処理速度、均一性に大きく影響を与える為、この点を考慮した装置構成が望まれる。
【0007】
本発明の目的は、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできる誘導結合型のプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記処理室内のアンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように上向きに導入され、前記プラズマ形成領域を通過した後、前記ステージの周囲から排気されるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。または、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置され誘導結合型の前記プラズマを前記処理室内に形成するための高周波電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入して前記プラズマ形成領域を通過させるガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。
【0009】
さらには、前記ガス導入部材は前記処理室内の前記アンテナ近傍のプラズマの形成領域に向けて前記プラズマ形成領域を通過するように前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の前記処理室内側面に沿って配置された整流板であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置により達成される。
【0010】
【発明実施の形態】
図1に本発明の比較例を示す。本比較例に係わるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管2と、ベースチャンバ1と、蓋部3と、放電管2の側面に巻き付けた2ターン以上のコイル状アンテナ4と、被処理基板7を載置するステージ5と、ステージを加熱するヒータ6と、温調装置8と、上部アンテナと下部アンテナの間に配置されたガス導入用部材9と、ガス供給システム10と、アンテナに電力を投入する高周波電源11と、整合器12と、から構成される。ただし、処理室を構成する放電管2と蓋部4は、両者が一体化された、なべ底形状をしたものであっても差し支えない。
【0011】
ガス導入部材9には、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室15が備えられており、放電管2の側壁には、バッファ室の高さの所に、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴16が、3個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【0012】
本比較例において、アンテナ4に高周波電源11から整合器12を介して電力を投入することによりプラズマ13が発生する。この際、先にも述べたように、0.1?10Tｏｒｒといった高圧力の条件では、プラズマの拡散が遅い為に、プラズマはアンテナのごく近傍にリング状に発生する。この時、ガス導入部材9からガス穴16を介して処理室内に導入された処理用ガスは、図中14に示すような流れパターンを描くことになる。処理室内に導入されたガスは、プラズマ領域13を通過することにより十分に解離され、処理に寄与する活性種を十分に発生させることができるため、処理速度が向上する。さらに、プラズマ領域13で生成された活性種は、ガス流れにより処理室の中央部にまで輸送される為、処理の均一性も向上する。
【0013】
図2には、ガス導入用部材9の詳細の一例を示す。ガス導入部材9は、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせるためのバッファ室15を備えたバッファリング101と、バッファ室及び処理室を大気からシールする為のOリング103と、バッファリング、Oリングを冷却する為の冷媒用流路104と、Oリングによるシールを補助する為の補助リング102と、バッファリングと補助リングを締結する為のネジ105と、からなり、処理用ガスは、放電管に存在する複数個のガス穴16より、処理室中心に向かって導入される。
【0014】
図3には、図2中A-A面での処理室の断面図を示す。放電管2には、ガス穴16が開けられており、放電管の外側にはバッファリング101が備えてある。バッファリングにはガス導入口110と、冷却用の冷媒入り口108と、冷媒出口109とが具備されている。バッファリングは、加工性、冷却性の観点からアルミニウム等の金属で制作されるが、完全に円環状にすると、誘導アンテナにより誘起される誘導磁場を打ち消すような渦電流が本リングに流れてしまい、アンテナに投入する電力をロスすることになる。したがって、これを防止する為にアルミナセラミックス等の絶縁材料で形成された絶縁部材107をバッファリングに挿入することにより渦電流が流れることを阻止する。同様の理由にて、補助リング102も、その一部を絶縁性の材料で構成するか、もしくは、補助リングすべてをアルミナのような絶縁体で構成する必要がある。
【0015】
また、バッファリング101を金属部材で構成する理由の一つに、バッファ室内でプラズマが発生することを防止することもある。バッファリングを金属で構成し、バッファリング自体を接地することによりバッファ室内でプラズマが発生することを防止できる。
【0016】
以上、本発明によるプラズマ処理装置の概要と、バッファリング、補助リング等から構成されるガス導入部材について説明してきたが、本発明によると、プラズマの最も強い領域に処理用ガスを効率よく投入できる為、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。これにより、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減が期待できる。
【0017】
図4に本発明の第2の実施例を示す。本発明に係わるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管2と、ベースチャンバ1と、蓋部3と、放電管2の側面に巻き付けた2ターン以上のコイル状アンテナ4と、被処理基板7を載置するステージ5と、ステージを加熱するヒータ6と、温調装置8と、放電管2とベースチャンバ1の間に設けられたガス導入部材9と、処理用ガスをプラズマ生成部まで導く為の略円筒状の整流板17と、ガス供給システム10と、アンテナに電力を投入する高周波電源11と、整合器12と、から構成される。
【0018】
ガス導入部材9は、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室15と、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴16が、3個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【0019】
処理室内に導入した処理用ガスは、整流板17により処理室内に導入された直後に直接排気されてしまうことなく、プラズマの強い領域を通過する為、強いプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【0020】
整流板17は渦電流によるパワーロスを防止する観点から、周方向の一部もしくは、すべてを絶縁体で構成することが望ましい。また、ガス穴16での処理用ガス流速がおおむね50m/ｓ以上であれば、処理用ガスの慣性により整流板を設けずとも処理用ガスがプラズマ領域13まで到達できる為、整流板17を設けたのと同様な効果が得られ、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【0021】
図5には本発明の第3の実施例を示す。基本的な構成は第2の実施例に類似しているが、ガス導入部材9のバッファ室15により周方向に均一に行き渡った処理用ガスが、ガス導入管18によりプラズマ領域13に直接導かれている点が特長である。その効果については、実施例1、2の場合に等しい。
【0022】
図6には本発明の第4の実施例を示す。基本的な構成は第2の実施例に等しいが、ガスどう入部材9が処理室のより内側に入り込んでおり、整流板17が上部アンテナ付近まで高くなっている点が異なっている。整流板17は渦電流によるパワーロスを防止する観点から、周方向の一部もしくは、すべてを絶縁体で構成することが望ましい。このような構成にすることにより、整流板17と放電管2との間でプラズマが形成されることになるが、処理用ガスすべてがプラズマ領域を通過する点にかわりはなく、これまでの実施例と同様に、処理用ガスはプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【0023】
図7には本発明第5の実施例を示す。本一実施例によるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管2と、ベースチャンバ1と、蓋部3と、蓋部3の上面に巻き付けた2ターン以上の渦巻き状アンテナ4と、被処理基板7を載置するステージ5と、ステージを加熱するヒータ6と、温調装置8と、上部アンテナと下部アンテナの間に配置されたガス導入用部材9と、ガス供給システム10と、アンテナに電力を投入する高周波電源11と、整合器12と、から構成される。ただし、処理室を構成する放電管2と蓋部4は、両者が一体化された、なべ底形状をしたものであっても差し支えない。
【0024】
ガス導入部材9には、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室15が備えられており、放電管2の側壁には、バッファ室の高さの所に、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴16が、2個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【0025】
本一実施例において、アンテナ4に高周波電源11から整合器12を介して電力を投入することによりプラズマ13が発生する。ガス導入部材9からガス穴16を介して処理室内に導入された処理用ガスは、プラズマ領域13を通過することにより十分に解離され、処理に寄与する活性種を十分に発生させることができるため、処理速度が向上する。本実施例に示すように、本発明は、側面巻きアンテナに限られたものではなく、TCPタイプのように、処理室の天井に渦巻状に巻かれたアンテナにも適用可能である。
【0026】
以上、本発明における一実施例について説明してきたが、これらはいずれも一例にすぎず、請求項の記載事項を何ら制限するものではない。たとえば、実施例に関しては誘電体製の円筒型放電管と蓋部により処理室上部を形成したが、これは、両者が一体型となったような、鍋底型形状や、半球型ベルジャ型のような形状にも適用可能である。さらに、アッシング装置を例に説明を行ったが、他のプラズマ処理装置、即ち、エッチング装置にも適用可能である。上記のような実施例によれば、処理用のガスをプラズマの強い領域を通過させることができ、処理用ガスは強いプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度、均一性を向上させることができる。これにより、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減が期待できる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできるプラズマエッチングまたはプラズマアッシング処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の比較例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図2】図1の比較例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。
【図3】図2の比較例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図6】本発明の第4の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図7】本発明の第5の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1…ベースチャンバ、2…放電管、3…蓋部、4…アンテナ、5…ステージ、6…ヒーター、7…被処理基板、8…温調システム、9…ガス導入部材、10…ガス導入システム、11…高周波電源、12…整合器、13…プラズマ、14…ガス流れパターン、15…バッファ室、16…ガス穴、17…整流板、18…ガス導入管、101…バッファリング、102…補助リング、103…Oリング、104…冷媒用流路、105…ネジ、107…絶縁用部材、108…冷媒入り口、109…冷媒出口、110…処理用ガス入り口。
 
訂正の要旨 審決(決定)の【理由】欄参照。
審理終結日 2010-06-17 
結審通知日 2010-06-23 
審決日 2010-06-28 
出願番号 特願平10-142562
審決分類 P 1 112・ 121- ZA (H01L)
最終処分 成立  
前審関与審査官 加藤 浩一  
特許庁審判長 徳永 英男
特許庁審判官 鈴木 正紀
川端 修
登録日 2004-06-25 
登録番号 特許第3567736号(P3567736)
発明の名称 プラズマ処理装置  
代理人 アイアット国際特許業務法人  
代理人 飯島 大輔  
代理人 特許業務法人 武和国際特許事務所  
代理人 特許業務法人武和国際特許事務所  
代理人 飯島 大輔  

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