JP5848140B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に関する。

プラズマの作用により、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）などの被処理体上にエッチングや成膜等の微細加工を施す装置としては、平行平板型（容量結合型）プラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ処理装置等が実用化されている。

このうち、平行平板型プラズマ処理装置では、対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくともいずれかに高周波電力を印加し、その電界エネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、生成された放電プラズマによって被処理体を微細加工する。このような平行平板型プラズマ処理装置は、例えばエッチング処理を行う場合に主流となっている。

このような平行平板型プラズマ処理装置においては、上部電極及び下部電極が設けられた処理容器内に処理ガスを導入すると共に、少なくとも一方の電極に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを生成して、例えばウェハに対してのエッチング処理が行われる。

ところで、エッチング処理によりエッチングホールを形成するにあたっては、エッチングマスクとしてフォトレジストが用いられるが、フォトレジストは負に帯電しており、エッチングの初期にはエッチング面において電荷が中和した状態である。ところが、エッチングが進行してアスペクト比が高くなると、エッチングホールの底に正イオンが堆積し、エッチング面が正の電荷に帯電するようになるため、エッチングへの寄与が大きい正イオンがホール内で電荷の反発により曲がってしまい、エッチングホールの形状に曲がりや歪みが生じてしまうという問題があった。また、正イオンがエッチングホールの底部に到達し難くなるため、エッチングレートが低下してしまうという問題もあった。

そのため、このような問題を解消するために、電極への高周波電力の印加を交互にオン、オフし、処理容器内でのプラズマの生成と消滅を繰り返してプラズマ処理を行い、さらに高周波電力をオンにしている期間よりも高周波電力をオフにしている期間において、印加電圧が高くなるように上部電極に負の直流電圧を印加する方法が、例えば特許文献１に提案されている。

かかる方法によれば、高周波電源をオフしている期間に負の直流電圧を印加することで、より多くの２次電子が生成されると共に大きく加速されてエッチングホール内に入射される。そのため、高周波電源をオフしている期間に多くの２次電子及び負イオンをコンタクトホール内に供給することができる。その結果、正の電荷に帯電していたコンタクトホール内の電荷を中和することができるので、高周波電源をオンしてプラズマを生成した際に、正イオンがエッチングホール内で曲がることがなくなり、良好なエッチングを行えるようになる。

特開２０１０−２１９４９１号公報

ところで、近年、半導体デバイスの微細化が進み、高アスペクト比のエッチングホールを形成することが求められている。かかる高アスペクト比のエッチングホールの形成には、２次電子及びイオンをより大きく加速させるために、高周波電源をオフしている期間に印加する負の直流電圧の電圧を、より大きくする必要がある。

しかしながら、負の直流電圧の印加電圧を大きくすると、上部電極近傍で異常放電が発生し、放電により生成された反応生成物がウェハ上面に落下し半導体デバイス製品の歩留りの低下の原因となってしまうという問題が生じた。この異常放電について説明する。

図９は、上述のエッチング処理を行うプラズマ処理装置の上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。図９に示すように、上部電極２００は、ウェハと対向して設けられた電極板２０１と、当該電極板２０１を支持する電極支持板２０２により構成されている。電極板２０１は例えばシリコンなどの半導体により、電極支持板２０２は例えばアルミニウムなどの導電体で構成されている。電極支持体２０２の上方には、円筒状の絶縁部材２０３を介して、導電体で形成された接地部材２０４が電極支持体２０２に対向して平行に設けられている。電極支持体２０２の内部には、電極板２０１に形成されたガス供給口２１０に連通するガス拡散室２１１が設けられており、このガス拡散室２１１には、絶縁部材２０３の内部に形成されたガス流通路２１２を介して処理ガスが供給される。上部電極２００と接地部材２０４には、上部電極２００側が負極、接地部材２０４側が正極となるように直流電源２２０が電気的に接続されている。

このようなプラズマ処理装置においては、従来、上部電極２００に例えば３００Ｖ程度の負の直流電圧を印加する。その場合には問題は生じないものの、２次電子及びイオンをより大きく加速させるために、印加する負の直流電圧を例えば１２００Ｖ程度に上昇させると、負極である上部電極２００を構成する電極支持体２０２と、正極である接地部材２０４との間に、流通路２１２を介して放電が発生することが本発明者らにより確認された。したがって、従来よりも高い直流電圧を印加した場合であっても、放電が生じないような対策が求められる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、上部電極と下部電極を備えたプラズマ処理装置において、上部電極に従来よりも高い直流電圧を印加する際に放電が生じないようにすることを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、処理容器内に設けられた上部電極と下部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、当該プラズマにより被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、絶縁部材を介して前記上部電極の上方に設けられた接地部材と、前記上部電極に負の直流電圧を印加する直流電源と、を有し、前記上部電極の内部には、上部電極の下面に設けられたガス供給口に連通するガス拡散室が設けられ、前記絶縁部材の内部には、前記ガス拡散室に連通するガス流通路が形成され、前記ガス流通路には、平面視において当該ガス流通路の一の端部から他の端部が視認できないように、当該ガス流通路内を流れる処理ガスを少なくとも水平成分を有する方向に流す屈曲部が設けられ、前記ガス流通路の屈曲部は、処理ガスが前記ガス流通路内を直進するのを妨げる整流部材を、当該ガス流通路の内部に設けることにより形成されており、前記ガス流通路の内部において前記整流部材を移動させる駆動機構をさらに有していることを特徴としている。

平行な電極間で放電が生じる電圧は、パッシェンの法則により電極間の距離と電極間のガス圧力の積により定まる。そして、本発明者らは、電極間の距離、即ちガス流通路の長さを大きくすることができれば、放電が生じる電圧を高くする、換言すれば、高い電圧を印加しても放電の発生を防止できる点に着目した。本発明はこの着想に基づくものであり、本発明によれば、上部電極と接地部材との間に介在する絶縁部材の内部に形成されたガス流通路に、平面視において当該ガス流通路の一の端部から他の端部が視認できないように、当該ガス流通路内を流れるガスが少なくとも水平成分を有する方向に流す屈曲部が設けられているので、従来のように、上部電極と接地部材との間にガス流通路を直線状に形成する場合よりも当該ガス流通路の距離を長くすることができる。これにより、放電電圧の決定因子である電極間の距離と電極間のガス圧力のうち、電極間の距離を実質的に長くすることができるので、直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

また、ガス流通路の距離が長くなることで、当該ガス流通路における処理ガスの圧力損失も大きくなる。その結果、電極間のガス圧力が上昇するので、これによっても直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

さらには、前記の屈曲部は、平面視においてガス流通路の一の端部から他の端部が視認できないように形成されていることにより、当該屈曲部が障害物として機能するので、従来のように上部電極と接地部材との間に直線的に放電が発生することがない。したがってこの点からも、直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

前記流通路の屈曲部は、処理ガスが前記ガス流通路内を直進するのを妨げる整流部材を、当該ガス流通路の内部に設けることにより形成されていてもよい。かかる場合、前記ガス流通路の内部において前記整流部材を移動させる駆動機構を有していてもよい。

前記ガス供給口と前記ガス拡散室の間には、当該ガス供給口とガス拡散室との間の管路抵抗を増加させる抵抗部が設けられていてもよい。

前記上部電極は、被処理体と対向する電極板と、当該電極板の上面に設けられた電極支持板により構成され、前記抵抗部は、前記電極支持板に設けられていてもよく、前記電極板側に設けられていてもよい。

本発明によれば、上部電極と下部電極を備えたプラズマ処理装置において、上部電極に直流電圧を印加する際に放電が生じないようにすることができる。

本発明を実施するプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略縦断面図である。 本実施の形態にかかる上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。 プラズマ処理時の各電源の動作状態を示すタイミングチャートである。 他の実施の形態にかかる上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。 上部電極に抵抗部を設けた状態を示す説明図である。 上部電極に抵抗部を設けた状態を示す説明図である。 従来の上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態の一例について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の概略の構成を示す縦断面図である。本実施の形態に係るプラズマ処理装置１は、例えば平行平板型のプラズマエッチング処理装置である。

プラズマ処理装置１は、シリコン基板であるウェハＷを保持するウェハチャック１０が設けられた略円筒状の処理容器１１を有している。処理容器１１は、接地線１２に電気的に接続されて接地されている。ウェハチャック１０の内部には電極（図示せず）が設けられており、当該電極に直流電圧を印加することにより生じる静電気力でウェハＷを吸着保持することができるように構成されている。

ウェハチャック１０は、その下面を下部電極としてのサセプタ１３により支持されている。サセプタ１３は、例えばアルミニウム等の金属により略円盤状に形成されている。処理容器１０の底部には、絶縁板１４を介して支持台１５が設けられ、サセプタ１３はこの支持台１５の上面に支持されている。

サセプタ１３の上面であってウェハチャック１０の外周部には、プラズマ処理の均一性を向上させるための、例えばシリコンからなる導電性の補正リング２０が設けられている。サセプタ１３、支持台１５及び補正リング２０は、例えば石英からなる円筒部材２１によりその外側面が覆われている。

支持台１５の内部には、冷媒が流れる冷媒路１５ａが例えば円環状に設けられており、当該冷媒路１５ａの供給する冷媒の温度を制御することにより、ウェハチャック１０で保持されるウェハＷの温度を制御することができる。また、ウェハチャック１０と当該ウェハチャック１０で保持されたウェハＷとの間に、伝熱ガスとして例えばヘリウムガスを供給する伝熱ガス管２２が、例えばサセプタ１３、支持台１５及び絶縁板１４を貫通して設けられている。

サセプタ１３には、当該サセプタ１３に高周波電力を供給してプラズマを生成するための第１の高周波電源３０が、第１の整合器３１を介して電気的に接続されている。第１の高周波電源３０は、例えば２７〜１００ＭＨｚの周波数、本実施の形態では例えば４０ＭＨｚの高周波電力を出力するように構成されている。第１の整合器３１は、第１の高周波電源３０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせるものであり、処理容器１１内にプラズマが生成されているときに、第１の高周波電源３０の内部インピーダンスと負荷インピーダンとが見かけ上一致するように作用する。

また、サセプタ１３には、当該サセプタ１３に高周波電力を供給してウェハＷにバイアスを印加することでウェハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電源４０が、第２の整合器４１を介して電気的に接続されている。第２の高周波電源４０は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの周波数、本実施の形態では例えば３．２ＭＨｚの高周波電力を出力するように構成されている。第２の整合器４１は、第１の整合器４１と同様に、第２の高周波電源４０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせるものである。

下部電極であるサセプタ１３の上方には、上部電極４２がサセプタ１３に対向して平行に設けられている。上部電極４２は、絶縁性の遮蔽部材５０を介して処理容器１１の上部に支持されている。この上部電極４２は、ウェハチャック１０に保持されたウェハＷと対向面を形成する電極板５１と、当該電極板５１を上方から支持する電極支持体５２とにより構成されている。電極板５１には、処理容器１１の内部に処理ガスを供給する複数のガス供給口５３が当該電極板５１を貫通して形成されている。電極板５１には、例えばジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体により構成され、本実施の形態においては例えばシリコンが用いられる。また、電極支持板５２は導電体により構成され、本実施の形態においては例えばアルミニウムが用いられる。

また、上部電極４２には、第１の高周波電源３０及び第２の高周波電源４０からの高周波をトラップするローパスフィルタ８０を介して、直流電源８１が電気的に接続されている。この直流電源８１は、上部電極４２側が負極、接地部材６１側が正極となるように接続されている。これにより、上部電極４２に負の直流電圧を印加することができる。本実施の形態においては、負の直流電圧の電圧は１２００Ｖである。

第１の高周波電源３０、第１の整合器３１、第２の高周波電源４０、第２の整合器４１、直流電源８１は、後述する制御部１００に接続されており、これらの動作は制御部１００により制御される。

電極支持体５２内部の中央部には、略円盤状に形成されたガス拡散室５４が設けられている。ガス拡散室５４の外方には、円環状に形成されたガス拡散室５５がさらに設けられている。また、電極支持体５２の下部には、ガス拡散室５４、５５から下方に伸びるガス孔５６が複数形成され、ガス供給口５３は当該ガス孔５６を介してガス拡散室５４、５５に接続されている。なお、ガス拡散室５４とガス拡散室５５を別個に設けるのは、ガス拡散室５４とガス拡散室５５の内部の圧力をそれぞれ調整し、電極支持体５２中央付近のガス孔５６と外周部近傍のガス孔５６から流れる処理ガスの流量を独立して調整するためであり、ガス拡散室５４、５５の配置や形状は本実施の形態に限定されるものではない。

電極支持体５２の上方には、略円筒形状の絶縁部材６０を介して、略円盤状の接地部材６１が電極支持体５２に対向して平行に設けられている。接地部材６１は導電体により構成され、本実施の形態においては例えばアルミニウムが用いられる。

絶縁部材６０の内部には、図２に示すように、ガス拡散室５４、５５に連通するガス流通路６２が形成されている。このガス流通路６２には、平面視において例えば接地部材６１側の端部からガス流通路６２を介して電極支持板５２側の端部が視認できないように、当該ガス流通路６２内を流れるガスを少なくとも水平成分を有する方向に流す屈曲部６３が設けられている。本実施の形態における屈曲部６３は、例えば図２に示すように、接地部材６１側の端部から電極支持体５２側の端部に向かって螺旋状にガスが流れるように形成されている。なお、水平成分を有する方向とは、水平方向のほかに、例えば斜め上方や斜め下方といった、鉛直方向以外の全ての方向を含んでいることを意味している。

ガス流通路６２に屈曲部６３を設けることにより、図９に示される従来の絶縁部材２０３のように直線状にガス流通路２１２を設ける場合よりも、ガス流通路６２の距離を長くすることができる。本実施の形態における屈曲部６３は、ガス流通路６２の距離が従来の絶縁部材２０３のガス流通路２１２の約３倍となるように構成されている。この屈曲部６３により、放電電圧の決定因子である電極間の距離と電極間のガス圧力のうち、電極間の距離、即ち接地部材６１と上部電極４２と間のガス流通路６２を長くすることができるので、直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制するように作用する。なお、ガス流通路６２の長さをどの程度にするかは、ガス拡散室５４、５５内の圧力と印加する直流電圧との関係に基づき、放電が生じない範囲で任意に設定するものであり、本実施の形態に限定されるものではない。

また、屈曲部６３を設けることで、平面視においてガス流通路６２の一の端部から他の端部が視認できないようになるので、当該屈曲部６３が、上部電極４２と接地部材６１との間に直線的に放電が発生することを防止する障害物として機能する。したがって、直流電圧の印加に起因する放電の発生抑制を更に確実に行うことができる。

接地部材６１には、ガス流通路６２に対応する位置に、当該接地部材６１を貫通してガス導入口７０が形成されている。ガス導入口７０には、ガス供給管７１が接続されている。ガス供給管７１には、図１に示すように処理ガス供給源７２が接続されており、処理ガス供給源７２から供給された処理ガスは、ガス供給管７１及びガス流通路６２を介してガス拡散室５４、５５に供給される。そして、ガス拡散室５４、５５に供給された処理ガスは、ガス孔５６とガス供給口５３を通じて処理容器１１内に導入される。すなわち、上部電極４２は、処理容器１１内に処理ガスを供給するシャワーヘッドとして機能する。なお、処理ガスとしては、従来のプラズマエッチングに用いられている種々のものを採用することができ、例えばＣ_４Ｆ_８のようなフロロカーボンガスを用いてもよく、さらに、ＡｒやＯ_２といった他のガスが含まれていてもよい。

ガス供給管７１には、流量調整機構７３が設けられており、処理ガス供給源７２からガス拡散室５４、５５に供給するガスの量を制御することができる。流量調整機構７３は、例えばマスフローコントローラとバルブにより構成されている。

処理容器１１の底面には排気口９０が設けられている。排気口９０には排気管９１を介して排気装置９２が接続されており、当該排気装置９２を駆動することにより処理容器１１内の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１１の内壁は、表面に耐プラズマ性の材料からなる溶射皮膜が形成されたライナ９３により覆われている。

以上のプラズマ処理装置１には、既述のように制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、各電源３０、４０、８１や各整合器３１、４１、及び流量調整機構７３などを制御して、プラズマ処理装置１を動作させるためのプログラムも格納されている。

このプログラムは、例えば第１の高周波電源３０のオン、オフ及び出力の制御が可能となっている。したがって、例えば第１の高周波電源３０を連続的にオンにしてプラズマを連続的に生成したり、交互にオン、オフして高周波電力をパルス状に印加してプラズマが存在している状態とプラズマが消滅した状態を交互に形成したりすることができる。また、バイアス用の第２の高周波電源４０についても第１の高周波電源３０と同様にオン、オフ及び出力の制御が可能であり、プラズマ処理中に連続的にバイアスを印加したり、第１の高周波電源３０のオン、オフに同期してパルス状にバイアスを印加したりすることが可能である。さらに、直流電源８１のオン、オフ及び電圧と電流の制御を行うこともできる。

なお、本実施の形態においては、例えば図３に示すように、第１の高周波電源３０を交互にオン、オフさせ、それに同期して第２の高周波電源４０を交互にオン、オフさせることで、プラズマが生成した状態とプラズマが消失した状態を交互に繰り返す。それと共に、第１の高周波電源３０のオン、オフに同期して、直流電源８１から上部電極４２に、負の直流電圧を印加する。この際、印加される負の直流電圧の絶対値が、プラズマが生成している期間よりも、プラズマが消失している期間のほうが大きくなるように直流電源８１が制御される。

このように各電源３０、４０、８１を制御することで、電源３０、４０オンの期間においては第１の高周波電源３０により生成されるプラズマのプラズマシースと、第２の高周波電源４０により生成されるプラズマシースが重畳し、厚いプラズマシースが形成される。その結果、電源３０、４０オンの期間は電子がプラズマシースで反射されるが、電源３０、４０オフの期間はプラズマシースが消滅し、２次電子は容易にウェハWに到達する。

そしてこの間に、直流電源８１により印加する負の直流電圧の絶対値が、プラズマが生成している期間よりも、プラズマが消失している期間のほうが大きくなるように印加することで、電源３０、４０オフの期間に多量の電子をウェハWの表面に供給することができる。そのため、正の電荷に帯電していたコンタクトホール内の電荷を中和することができるので、高周波電源をオンしてプラズマを生成した際に、正イオンがエッチングホール内で曲がることがなくなり、良好なエッチングを行えるようになる。

なお、上記のプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１００にインストールされたものであってもよい。

本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１は以上のように構成されており、次に、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１におけるプラズマエッチング処理について説明する。

プラズマエッチング処理にあたっては、先ず、処理容器１１内にウェハＷが搬入され、ウェハチャック１０上に載置されて保持される。次いで、排気装置９２により処理容器１１内を排気し、それと共に処理ガス供給源７２から処理ガスを所定の流量で処理容器１１内に供給する。この際、処理ガスの流量は、処理容器１１内の圧力が、例えば１０〜１５０Ｐａの範囲内となるように流量調整機構７３により調整される。

その後、第１の高周波電源３０と第２の高周波電源４０により、下部電極であるサセプタ１３に高周波電力を連続的に印加し、それと共に、直流電源８１により上部電極４２に直流電圧を連続的に印加する。これにより、処理容器１１内に供給された処理ガスは、上部電極４２とサセプタ１３との間でプラズマ化される。

その後、各電源３０、４０、８１を図３に示すパターンで制御し、処理容器１１内のプラズマにより生成されるイオンやラジカルにより、ウェハＷのエッチング処理が行われる。

この際、ガス流通路６２には屈曲部６３が設けられているので、接地部材６１と上部電極４２との間に、直流電圧の印加に起因する放電が生じることがなく、放電により生成した反応生成物のウェハ上への落下による半導体デバイス製品の歩留りの低下が回避できる。これにより高い負の直流電圧の印加が可能となるために従来に比べて高アスペクト比のエッチングホールを形成することができる。

以上の実施の形態によれば、上部電極４２と接地部材６１との間に介在する絶縁部材６０の内部に形成されたガス流通路６２に、当該ガス流通路６２を流れるガスが少なくとも水平成分を有する方向に流す屈曲部６３が設けられ、これにより平面視において当該ガス流通路６２の端部から他の端部が視認できないように構成されているので、従来のように、上部電極と接地部材との間にガス流通路を直線状に形成する場合よりも当該ガス流通路の距離を長くすることができる。これにより、放電電圧の決定因子である電極間の距離と電極間のガス圧力のうち、電極間の距離、即ち上部電極４２と接地部材６１との間の電気的な距離を、当該上部電極４２と接地部材６１との物理的な移動を伴うことなく、実質的に長くすることができる。したがって、直流電源８１により従来よりも高い電圧で直流電圧を印加した場合であっても、当該直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

また、ガス流通路６２の距離が長くなることで、結果として当該ガス流通路６２における処理ガスの圧力損失も大きくなる。したがって、ガス流通路６２の両端部における圧力差が大きくなる、換言すれば、処理ガス供給源７２から処理ガスが供給される際に、接地部材６１側での処理ガスの圧力が上昇する。したがって、これによっても直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

さらには、屈曲部６３は、平面視においてガス流通路６２の端部から他の端部が視認できないように形成されていることにより、当該屈曲部６３が、上部電極４２と接地部材６１との間に直線的に放電が発生することを防止する障害物として機能する。したがって、以上の実施の形態によれば、直流電圧の印加に起因する放電の発生抑制を更に確実に行うことができる。

以上の実施の形態においては、ガス流通路６２の屈曲部６３は螺旋状に形成されていたが、ガス流通路６２の形状は本実施の形態に限定されるものではなく、屈曲部６３により、平面視においてガス流通路６２の一の端部から他の端部が視認できなくなるように形成されていれば、様々な形状とすることができる。具体的には、例えば図４に示すように、屈曲部６３の縦断面形状を略Ｕ字状にしたり、図５に示すように略Ｖ字状にしたりしてもよい。

また、図６に示すように、例えば接地部材６１側の端部からガス流通路６２を介して電極支持板５２側の端部が視認できなくなるように、換言すれば、処理ガスがガス流通路６２内を直進するのを妨げるように、当該ガス流通路６２内部に整流部材１１０を設けると共に、整流部材１１０の外形形状に対応してこの屈曲部６３を形成してもよい。さらには、整流部材１１０を例えば図示しない駆動機構に接続して移動自在とし、ガス流通路６２の内部における整流部材１１０の上下方向の位置や左右方向の位置を変化させることで、ガス流通路６２の圧力損失を状況に応じて調整するようにしてもよい。かかる場合、整流部材１１０を、例えばニードル弁の弁体といった、圧力調整により好ましい形状に形成してもよい。いずれの場合においても、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しう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。

なお、以上の実施の形態においては、ガス流通路６２に屈曲部６３を設けることで上部電極４２と接地部材６１との間の電気的な距離を長くするようにし、その結果、放電電圧の他方の決定因子である電極間のガス圧力も大きくなったが、電極間のガス圧力を積極的に大きくするために、例えばガス拡散室５４、５５側に処理ガスの圧力損失を増加させる抵抗部１２０を設けてもよい。

具体的には、例えば図７に示すように、電極支持板５２のガス孔５６の一部をオリフィス形状にする、即ち当該ガス孔５６の中心部に向かって突出する円環状の突出部を設けることで抵抗部１２０を形成してもよい。また、例えば図８に示すように、電極板５１のガス供給口５３の一部をオリフィス形状にして、抵抗部１２０を形成してもよい。また、ガス孔５６とガス供給口５３の両方に抵抗部１２０を設けてもよく、ガス拡散室５４、５５とガス供給口５３との間の管路抵抗を増加させることができれば、抵抗部１２０の形状や配置は任意に設定できる。したがって、例えばガス孔５６の一部に突出部を設けるのではなく、ガス孔５６全体にわたって当該ガス孔５６の直径そのものを小さくした場合も、抵抗部１２０を形成しているといえる。いずれの場合においても、抵抗部１２０の前後での差圧が上昇し、それにより処理容器１１内の圧力に対するガス拡散室５４、５５の圧力が高くなる。その結果として、ガス拡散室５４、５５の上流側であるガス流通路６２における処理ガスの圧力も高くなり、これにより、直流電圧の印加に起因する放電の発生を抑制することができる。

特に、電極板５１のガス供給口５３は、処理容器１１内のプラズマに曝されて浸食されることにより徐々にその直径が広がるため、経時的にガス供給口５３そのものの管路抵抗が低下してしまう。その場合、ガス拡散室５４、５５内の処理ガスの圧力が低下し、その結果、ガス流通路６２における圧力も低下して放電が起こり易くなる。そのため、従来は、定期的に電極板５１を交換する必要があったが、本実施の形態のように抵抗部１２０を設けて圧力損失を確保して、ガス拡散室５４、５５の圧力を維持することで、経時的なガス圧力の低下を抑制できる。これにより、電極板５１の交換頻度も低く抑えることができる。なお、上述のように、電極板５１のガス供給口５３は、処理容器１１内のプラズマに曝されて浸食されるため、抵抗部１２０は、電極板５１の下端面から所定の距離以上離れた位置に設けることが好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しう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。

１ プラズマ処理装置
２ マイクロ波供給部
１０ ウェハチャック
１１ 処理容器
１２ 接地線
１３ サセプタ
１４ 絶縁板
１５ 支持台
２０ 補正リング
２１ 円筒部材
２２ 伝熱ガス管
３０ 第１の高周波電源
３１ 第１の整合器
４０ 第２の高周波電源
４１ 第２の整合器
４２ 上部電極
５０ 遮蔽部材
５１ 電極板
５２ 電極支持板
５３ ガス供給口
５４、５５ ガス拡散室
５６ ガス孔
６０ 絶縁部材
６１ 接地部材
６２ ガス流通路
７０ ガス導入口
７１ ガス供給管
７２ 処理ガス供給源
７３ 流量調整機構
８０ ローパスフィルタ
８１ 直流電源
９０ 排気口
９１ 排気管
９２ 排気装置
９３ ライナ
１００ 制御部
１１０ 整流部材
１２０ 抵抗部
Ｗ ウェハ

Claims (4)

1. 処理容器内に設けられた上部電極と下部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、当該プラズマにより被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
   絶縁部材を介して前記上部電極の上方に設けられた接地部材と、
   前記上部電極に負の直流電圧を印加する直流電源と、を有し、
   前記上部電極の内部には、上部電極の下面に設けられたガス供給口に連通するガス拡散室が設けられ、
   前記絶縁部材の内部には、前記ガス拡散室に連通するガス流通路が形成され、
   前記ガス流通路には、平面視において当該ガス流通路の一の端部から他の端部が視認できないように、当該ガス流通路内を流れる処理ガスを少なくとも水平成分を有する方向に流す屈曲部が設けられ、
   前記ガス流通路の屈曲部は、処理ガスが前記ガス流通路内を直進するのを妨げる整流部材を、当該ガス流通路の内部に設けることにより形成されており、
   前記ガス流通路の内部において前記整流部材を移動させる駆動機構をさらに有していることを特徴とする、プラズマ処理装置。
2. 前記ガス供給口と前記ガス拡散室の間には、当該ガス供給口とガス拡散室との間の管路抵抗を増加させる抵抗部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記上部電極は、被処理体と対向する電極板と、当該電極板の上面に設けられた電極支持板により構成され、前記抵抗部は、前記電極支持板に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記上部電極は、被処理体と対向する電極板と、当該電極板の上面に設けられた電極支持板により構成され、前記抵抗部は、前記電極板側に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
   

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