JP2009004713A

JP2009004713A - ガス供給機構及び基板処理装置

Info

Publication number: JP2009004713A
Application number: JP2007166863A
Authority: JP
Inventors: Yashiro Iizuka; 八城飯塚
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: US20080314523A1; JP4900956B2; US8221581B2

Abstract

【課題】複数の部材を積層してなる処理ガス供給機構が熱膨張などにより部材間に隙間が生じた場合でも，その隙間から処理ガスが漏洩しないようにする。
【解決手段】処理ガス供給孔２１１は，電極板２０６に設けられたガス吐出孔２１４と，処理ガス供給機構本体２０１に設けられたガス噴出孔２１２とにより構成し，ガス噴出孔は，上流側に流入した処理ガスを下流側に設けられたノズル部２３２の噴出口２３２ａからガス吐出孔に向けて噴出することにより，エジェクタ作用を利用してノズル部の周りに形成した吸引流路２３６に吸引力を発生させる。これにより，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との境界に処理ガスが漏洩しないようにすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は，処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給機構及び基板処理装置に関する。

一般に半導体装置の製造工程では，半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう）やガラス基板等の被処理基板に対して成膜処理，エッチング処理，熱処理，改質処理，結晶化処理等の各種処理が繰り返し行われ，これによって所望する半導体集積回路が形成される。このような処理を行なう場合には，処理の種類に応じて，所定の処理ガスが処理室内へ導入されることになる。

例えばエッチング処理には，下記特許文献１に開示されているような処理室内に上部電極と下部電極を備えた平行平板型のプラズマ処理装置が一般的に用いられている。下部電極は，被処理基板を載置する載置台を兼用するものであり，その上面は被処理基板を水平に載置できるように形成されている。一方の上部電極は，処理ガスを処理室内に導入するためのガス供給装置を兼用するものであり，下部電極の上方に対向配置されている。

上部電極にはガス供給管が接続されており，このガス供給管から供給される処理ガスが上部電極の内部を通り，上部電極の下面に形成されている多数のガス噴出孔から下部電極上の被処理基板に向けて噴出される。このとき，上部電極と下部電極に高周波電力を印加すると，被処理基板の上方に供給された処理ガスがプラズマ化される。このプラズマによって被処理基板上に形成されている膜をエッチングし，または被処理基板上に所定の膜を形成することができる。

このような処理ガス供給機構を備える上部電極の従来の構成例を図面を参照しながら説明する。図７は，上部電極の概略構成を示す断面図である。図７に示す上部電極１０は，処理ガス供給機構本体１２と，この処理ガス供給機構本体１２の下面に積層される板状の電極板１６により構成される。

処理ガス供給機構本体１２の上部の中央付近には，高周波電源（図示せず）の高周波電圧を上部電極１０に供給するための電極棒１８が設けられている。さらに，処理ガス供給機構本体１２の上部には，上部電極１０に処理ガスを供給するためのガス供給管２０が処理ガス導入口２２を介して接続されている。

また，処理ガス供給機構本体１２の内部には，ガス供給管２０を介して処理ガス導入口２２から導入した処理ガスを水平方向に拡散させるための拡散室２４が形成されている。処理ガス供給機構本体１２及び電極板１６には，拡散室２４から電極板１６の下面まで貫通する複数の処理ガス供給孔２５が形成されている。

このような上部電極１０では，処理ガスは処理ガス導入口２２を介して拡散室２４に導入されると拡散して各処理ガス供給孔２５に分配される。そして，処理ガスは各処理ガス供給孔２５を通って下方に向けて吐出される。

特開２００３−２５７９３７号公報

ところで，上部電極１０を有するプラズマ処理装置の処理室内においては，プラズマが生成されると，このプラズマからの入熱により上部電極１０の温度が上昇する。この他にも，例えばプラズマ処理中に載置台が加熱されると，この熱輻射を受けて上部電極１０の温度が上昇する。このため，上部電極１０を構成する処理ガス供給機構本体１２及び電極板１６はいずれも熱膨張する。

しかも，処理ガス供給機構本体１２と電極板１６とは，通常はそれぞれ熱膨張率が異なる部材で構成されているため，処理ガス供給機構本体１２と電極板１６とで熱膨張量に差異が生じる。例えば処理ガス供給機構本体１２がアルミニウムで構成され，電極板１６が石英で構成されている場合には，アルミニウムの方が石英よりも熱膨張係数が大きいので，処理ガス供給機構本体１２の方が電極板１６よりも横方向の熱膨張量も大きくなる。

ところが，上部電極１０の周縁部が図示しないシールドリングなどによって囲まれていると，処理ガス供給機構本体１２は，シールドリングなどによって水平方向の熱膨張が制限されるので，熱膨張が大きくなるに連れて僅かではあるが電極板１６よりも先に撓みはじめる。このような僅かな撓みによって，処理ガス供給機構本体１２と電極板１６との境界に微小な隙間が生じると，例えば図８に示すように，処理ガス供給孔２５を流れる処理ガスの一部がその隙間２６から漏洩してしまう。

このように，熱膨張などに起因して処理ガス供給機構本体１２と電極板１６との境界に隙間が生じ，この隙間に処理ガスが漏洩してしまうと，その分だけ処理ガス供給孔２５から吐出される処理ガスの流量が不足してしまう。すると，処理ガス供給孔２５から想定される流量の処理ガスが吐出されなくなるので，ウエハ上においてその処理ガス供給孔２５の想定流量による作用を見込んでいた部分の成膜レートやエッチングレートが低下してしまい，所望の処理結果を得られなくなる可能性がある。

また，処理ガス供給孔２５から漏洩した処理ガスは，処理ガス供給機構本体１２と電極板１６との境界の隙間２６を通って，例えば隣接する処理ガス供給孔２５など他の処理ガス供給孔２５に流れ込んでしまう可能性もある。このような場合には，各処理ガス供給孔２５から吐出される処理ガスの流量にばらつきが生じる可能性がある。さらに，処理ガス供給孔２５は電極板１６の全面に多数設けられているため，配置されている場所によって温度分布も異なるので熱膨張の程度も異なり，漏洩する処理ガスの量も異なるものと考えられるため，これによっても各処理ガス供給孔２５から吐出される処理ガスの流量にばらつきが生じる可能性がある。このようなばらつきが大きいと，ウエハＷへの処理の面内均一性にも影響を与えかねない。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，複数の部材を積層してなる処理ガス供給機構が熱膨張などにより部材間に隙間が生じた場合でも，その隙間から処理ガスが漏洩しないようにすることができるガス供給機構及び基板処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔とを備え，前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構が提供される。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の載置台に対向して設けられた処理ガス供給機構から前記処理室内に処理ガスを供給することにより，前記載置台に載置された被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，前記処理ガス供給機構は，前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔とを備え，前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする基板処理装置が提供される。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の載置台に対向して設けられた電極に高周波電力を印加して生成された処理ガスのプラズマによって，前記載置台に載置された被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，前記電極は，前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる電極板と，前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔とを備え，前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする基板処理装置が提供される。

このような本発明によれば，処理ガス供給機構本体に処理ガス導入口から導入された処理ガスは，拡散室で拡散されて各処理ガス供給孔に分配され，各処理ガス供給孔から処理室内に向けて供給される。このとき，各処理ガス供給孔では，ノズル部の噴出口からガス吐出孔に向けて噴出される処理ガスを駆動流とするエジェクタ作用によって，吸引流路にはガス供給機構本体と板状部材の境界からガス吐出孔に向う吸引力が形成される。このため，熱膨張などに起因してガス供給機構本体と板状部材の境界に隙間が発生したとしても，その隙間へ漏洩することを防止でき，もし漏洩したとしても，その漏洩した処理ガスは吸引流路を通る吸引流となってガス吐出孔に流れ込み，噴出口から噴出された処理ガスと合流して，ガス吐出孔から処理室内へ吐出させることができる。

これにより，複数の部材を積層してなる処理ガス供給機構が熱膨張などにより部材間に隙間が生じた場合でも，その隙間から処理ガスが漏洩しないようにすることができる。このため，熱膨張の有無に拘わらず，各処理ガス供給孔のいずれからも常に想定した所定流量の処理ガスを吐出させることができるので，被処理基板の全面にわたって所望の処理を施すことができる。

また，上記ノズル部は前記処理ガス供給機構本体の積層面から前記ガス吐出孔内に突出するように形成するとともに，前記ガス吐出孔には前記ノズル部を遊嵌する拡径部を前記板状部材の積層面に開口するように設けることにより，前記ノズル部と前記拡径部の隙間を前記吸引流路とすることができる。このようなノズル部と拡径部は例えばともに下流側に向うに連れて径が小さくなる形状にすることができる。

また，上記処理ガス供給機構本体と前記板状部材の境界には，前記板状部材の積層面側に開口する前記拡径部の開口端の周囲を囲むとともに，前記吸引流路の上流側に連通する空隙部を形成することが好ましい。この空隙部は，例えば前記拡径部の開口端に前記板状部材の積層面から形成した凹部により構成される。このような空隙部を設けることにより，処理ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に漏洩した処理ガスを溜めることができ，また吸引流路に吸引力をより確実に発生させることができる。

また，上記ガス噴出孔は，下流側の孔径が上流側の孔径よりも小さくなるように形成することにより，噴出口から噴出される処理ガスの流速を高めることができ，これに伴って吸引流路における吸引力も上昇させることができる。さらに，下流側の孔と上流側の孔との間にガス圧縮空間を形成することにより，噴出口から噴出される処理ガスの流速をより高めることができ，吸引流路における吸引力もより上昇させることができる。

また，上記処理ガス供給機構本体は例えば金属で形成し，前記板状部材は例えばシリコン含有材料で形成する。これによれば，処理ガス供給機構本体と板状部材とは熱膨張率が異なるので，熱膨張により処理ガス供給機構本体と板状部材の境界に隙間が発生し易くなるものの，本発明にかかるエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔によれば，たとえ熱膨張により処理ガス供給機構本体と板状部材の境界に隙間が発生しても，その隙間に処理ガスが漏洩することを防止できる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，前記処理ガス供給機構本体と前記板状部材との間に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは材質の異なる部材からなる中間部材と，前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔とを備え，前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体と前記中間部材に設けられたガス噴出孔とにより構成し，前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記中間部材と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構が提供される。

このような本発明によれば，処理ガス導入口から導入され拡散室で拡散されて各処理ガス供給孔のガス噴出孔に処理ガスが流入すると，ノズル部の噴出口からガス吐出孔に向けて噴出され，その噴出された処理ガスを駆動流とするエジェクタ作用によって，吸引流路には上流側の中間部材と板状部材の境界から下流側のガス吐出孔に向かう吸引力が発生する。これにより，熱膨張などにより中間部材と板状部材の境界に隙間が発生しても，その隙間に処理ガスが漏洩することを防止できる。また，処理ガス供給機構本体と板状部材との間に中間部材を積層することにより，処理ガス供給機構本体に伝わる熱量を抑えることができるので，熱膨張を抑制できる。

また，上記ノズル部は前記中間部材を加工して前記中間部材の積層面から前記ガス吐出孔内に突出するように形成するとともに，前記ガス吐出孔には前記ノズル部を遊嵌する拡径部を前記板状部材の積層面に開口するように設けることにより，前記ノズル部と前記拡径部の隙間を前記吸引流路とすることができる。このようなノズル部と拡径部は例えばともに下流側に向うに連れて径が小さくなる形状にすることができる。

また，上記中間部材と前記板状部材の境界には，前記板状部材の積層面側に開口する前記拡径部の開口端の周囲を囲むとともに，前記吸引流路の上流側に連通する空隙部を形成することが好ましい。この空隙部は，例えば前記拡径部の開口端に前記板状部材の積層面から形成した凹部により構成される。このような空隙部を設けることにより，処理ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に漏洩した処理ガスを溜めることができ，また吸引流路に吸引力をより確実に発生させることができる。

また，上記処理ガス供給機構本体は例えば金属で形成し，前記板状部材と前記中間部材は例えばシリコン含有材料で形成する。このように，ノズル部が形成される中間部材についても，シリコン含有材料で形成することによって，例えば被処理基板を処理するために処理室内に生成させるプラズマによって異常放電が発生することを防止できる。

また，上記中間部材に，前記処理ガス供給機構本体と前記中間部材の境界を前記空隙部に連通する連通路を形成することが好ましい。これにより，処理ガス供給機構本体と中間部材の境界においても，処理ガスが漏洩することも防止できるとともに，もし漏洩したとしても，漏洩した処理ガスは連通路を通って空隙部から吸引通路を介してガス吐出孔から吐出させることができる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔とを備え，前記複数の処理ガス供給孔のうち，少なくとも前記載置台に載置された被処理基板に対向する領域よりも外側の領域に形成されている処理ガス供給孔については，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構が提供される。

このような本発明によれば，もし処理ガス供給機構本体と電極板の境界に隙間が生じて，例えば被処理基板に対向する領域の処理ガス供給孔から処理ガスが漏洩したとしても，漏洩した処理ガスは被処理基板に対向する領域の外側のエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔から吐出させることができる。

本発明によれば，積層される複数の部材に跨って処理ガス供給孔が設けられた処理ガス供給機構が熱膨張して部材間に隙間が生じた場合でも，その隙間に処理ガスが漏洩しないようにすることができ，たとえ漏洩したとしても，漏洩した処理ガスをエジェクタ作用によって吸引して処理ガス供給孔から吐出させることができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（基板処理装置）
まず，本発明の第１実施形態にかかる処理ガス供給機構を適用可能な基板処理装置について説明する。ここでは，基板処理装置として処理室内に上部電極と下部電極（サセプタ）を対向配置して上部電極から処理ガスを処理室内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げ，この上部電極に処理ガス供給機構を適用する場合について説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお，図１は説明を簡略化するために，処理ガス供給孔２１１の数を実際の数よりも少なく示している。

プラズマ処理装置１００は，例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室１０２と，この処理室１０２内の底面に配設され，被処理基板としてのウエハＷを載置する載置台を兼ねる下部電極（サセプタ）１０４と，この下部電極１０４と対向して平行に配設され，ガス供給機構として機能する上部電極２００とを備えている。

下部電極１０４には第１高周波電源１５０が整合器１５２を介して接続されており，上部電極２００には第１高周波電源１５０より周波数の高い電力を出力する第２高周波電源１６０が整合器１６２を介して接続されている。また，下部電極１０４には，ハイパスフィルタ１５４が接続されており，上部電極２００には，ローパスフィルタ１６４が接続されている。

下部電極１０４の上面外周縁部にはウエハＷの外周を囲むフォーカスリング１０８が配設され，フォーカスリング１０８を介してウエハＷ上にプラズマを集めるようにしている。下部電極１０４の上面には高圧直流電源１１０に接続された静電チャック１１２が配設されており，静電チャック１１２内に設けられた電極１１４に高圧直流電源１１０から高圧直流電圧が印加されて発生する静電吸着力でウエハＷを静電チャック１１２上に保持することができる。

下部電極１０４には温度を調整するための温度調整機構１１６が内蔵されており，この温度調整機構１１６を介してウエハＷを所定の温度に調整することができる。温度調整機構１１６は例えば下部電極１０４内に形成された冷媒室内に冷媒を循環させて下部電極１０４の温度を調整するようになっている。

更に，下部電極１０４内にはその上面の複数箇所で開口する熱伝達媒体（例えばＨｅガス）が流通するガス通路１１８が形成されている。そして，静電チャック１１２にはガス通路１１８の開口に対応する孔が形成されており，ＨｅガスをウエハＷと静電チャック１１２間の細隙に供給することができる。これによって下部電極１０４とウエハＷとの間の熱伝達が促進される。

下部電極１０４の下面と処理室１０２の底面間には絶縁板１２０が設けられ，下部電極１０４と処理室１０２とは絶縁されている。なお，絶縁板１２０と処理室１０２の底面との間に，例えばアルミニウム製ベローズを介在させて，昇降機構（図示せず）を用いて下部電極１０４が昇降可能に構成してもよい。この機構により，プラズマ処理の種類に応じて上部電極２００と下部電極１０４との隙間を適宜調節することができる。

処理室１０２の底面には排気口１０６が形成されており，排気口１０６に接続された排気装置１８０によって排気することによって，処理室１０２内を所定の真空度に維持することができる。

（ガス供給機構としての上部電極の構成例）
ガス供給機構である上部電極２００には，処理ガス供給源１７０がガス供給管１７２を介して接続されており，この処理ガス供給源１７０から処理ガス（例えばエッチングガスであるフルオロカーボンガス（Ｃ_ＸＦ_ｙ）），クリーニングガス（例えばＯ_２ガス）などが供給される。またガス供給管１７２には，バルブ１７４及びマスフローコントローラ１７６が備えられており，これによって処理ガスやクリーニングガスの流量が調節される。

なお，図１には処理ガス供給源１７０，ガス供給管１７２，バルブ１７４，及びマスフローコントローラ１７６からなる処理ガス供給系を１つのみ示しているが，プラズマ処理装置１００は，複数の処理ガス供給系を備えている。例えばＣＦ_４，Ｏ_２，Ｎ_２，ＣＨＦ_３等のガスが，それぞれ独立に流量制御され，処理室１０２内に供給されるようになっている。

上部電極２００は，その周縁部を被覆するシールドリング１２２を介して処理室１０２の天井部に取り付けられている。また，処理室１０２の側壁にはゲートバルブ１２４が設けられている。このゲートバルブ１２４が開くことによって，処理室１０２内へのウエハＷの搬入及び処理室１０２内からのウエハＷの搬出が可能となる。また，上部電極２００が設けられる天井部は，蓋部として開口可能に構成されており，蓋部と側壁との間には気密を保持するための例えばＯリングなどのシール部材１２６が設けられている。

上部電極２００は，処理ガス供給機構本体２０１と，この処理ガス供給機構本体２０１の下側に下部電極（サセプタ）１０４に対向するように積層される板状部材としての電極板２０６により構成される。さらに，処理ガス供給機構本体２０１は，上から順に上部部材２０２と冷却板２０４とを積層して構成される。すなわち，本実施形態にかかる上部電極２００は，上部部材２０２，冷却板２０４，電極板２０６を積層した３層構造である。これら上部部材２０２，冷却板２０４，電極板２０６は，それぞれボルト及びナットなどの締結手段（図示せず）によって着脱自在に接合されている。なお，処理ガス供給機構本体２０１は上部部材２０２と冷却板２０４とを一体で構成してもよい。

電極板２０６は，これを支持する処理ガス供給機構本体２０１とは熱膨張率の異なる部材で構成される。具体的には処理ガス供給機構本体２０１は例えばアルミニウムなどの金属で構成されており，電極板２０６は，例えば石英（ＳｉＯ_２），ＳｉＣ，ＳｉＮ等のシリコン含有材料で構成されている。

処理ガス供給機構本体２０１には，ガス供給管１７２から処理ガスを導入するための処理ガス導入口２０８が形成されている。処理ガス供給機構本体２０１の内部には処理ガス導入口２０８から導入された処理ガスを拡散する拡散室２１０が設けられている。具体的には例えば図１に示すように，処理ガス導入口２０８は上部部材２０２の上部に，拡散室２１０まで貫通するように設けられている。拡散室２１０は，例えば冷却板２０４の上部部材２０２側の接合面側に円板状の凹部（例えばザグリなど）を形成することにより，冷却板２０４と上部部材２０２とを接合したときに形成される空間によって構成する。

なお，拡散室２１０の構成は上述したものに限られるものではない。例えば冷却板２０４の上部部材２０２側の接合面側に凹部を設ける代りに，上部部材２０２の冷却板２０４との接合面に側に凹部を設けるようにしてもよく，冷却板２０４と上部部材２０２の両方に凹部を設けるようにしてもよい。

冷却板２０４及び電極板２０６には，拡散室２１０からの処理ガスを処理室１０２内に供給する処理ガス供給孔２１１が形成されている。処理ガス供給孔２１１は，多数設けられており，下部電極１０４に載置されるウエハＷの全面に処理ガスを供給できるようになっている。なお，本実施形態における処理ガス供給孔２１１の具体的構成例は後述する。

また，処理ガス供給機構本体２０１には，図示はしないが，上部電極２００を冷却する冷却機構が設けられている。具体的には例えば冷却板２０４の拡散室２１０の外側位置に，チラー流路（図示せず）を形成し，チラー流路を温調された冷媒を循環させることによって，電極板２０６の温度を調節（冷却）することができる。

このような処理ガス供給機構を有する上部電極２００では，処理ガス供給源１７０から処理ガスが供給されると，処理ガスはガス供給管１７２及び処理ガス導入口２０８を介して拡散室２１０に供給されて拡散されて各処理ガス供給孔２１１に分配され，処理ガス供給孔２１１から処理室１０２内の下部電極１０４に向けて吐出される。

以上のような構成を有するプラズマ処理装置１００において，例えばウエハＷ上に形成されているシリコン酸化膜，シリコン窒化膜，またはポリシリコン膜などをドライエッチングする場合には，一般に処理ガスとしてＣＦ_４，ＣＨＦ_３等のフッ素系ガスが用いられる。この処置ガスを上部電極２００から処理室１０２内に供給して，第２高周波電源１６０から例えば６０ＭＨｚの高周波電力を上部電極２００に印加すると，上部電極２００と下部電極１０４の間の空間において処理ガスがプラズマ化する。所定時間例えば１秒経過後に第１高周波電源１５０から例えば２ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を下部電極１０４に印加する。このようにして，ウエハＷ上の所定の膜がプラズマによってエッチングされる。

（冷却板と電極板の熱膨張）
ところで，プラズマ処理装置１００の処理室１０２内においては，プラズマが生成されると，このプラズマからの入熱により上部電極２００の温度が上昇する。また，温度調整機構１１６によって下部電極１０４が加熱されると，この熱輻射を受けて上部電極２００の温度が上昇する。このため，上部電極２００を構成する処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６はいずれも熱膨張する。

しかも，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６とはそれぞれ熱膨張率が異なる部材で構成されているため，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６とで熱膨張量に差異が生じる。例えば処理ガス供給機構本体２０１がアルミニウムで構成され，電極板２０６が石英で構成されている場合には，アルミニウムの方が石英よりも熱膨張係数が大きいので，処理ガス供給機構本体２０１の方が電極板２０６よりも横方向の熱膨張量も大きくなる。

ところが，上部電極２００の周縁部はシールドリング１２２に囲まれていることから，処理ガス供給機構本体２０１は，シールドリング１２２によって水平方向の熱膨張が制限されるので，熱膨張が大きくなるに連れて僅かではあるが電極板２０６よりも先に撓みはじめる。このような僅かな撓みによって，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との間に微小な隙間が生じると，処理ガス供給孔２１１を流れる処理ガスの一部がその隙間に漏洩してしまう虞がある。

そこで，本実施形態にかかる処理ガス供給機構では，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との間に隙間が生じた場合でも，その隙間に処理ガスが漏洩しないように，処理ガス供給孔２１１の構成を工夫したものである。

（処理ガス供給孔の構成例）
ここで，本実施形態にかかる処理ガス供給機構を有する上部電極２００が備える処理ガス供給孔２１１の構成例について図面を参照しながら説明する。図２は，本実施形態にかかる処理ガス供給孔の構成を説明するための断面図であり，図１に示す１つの処理ガス供給孔が形成される周辺構造であるＱ部を拡大したものである。図２に示すように，処理ガス供給孔２１１は，板状部材としての電極板２０６に貫通して設けられたガス吐出孔２１４と，処理ガス供給機構本体２０１の冷却板２０４に設けられたガス噴出孔（駆動流路）２１２とにより構成される。

ガス噴出孔２１２は，上流側に連通した拡散室２１０から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部２３２の噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出するように構成されている。具体的にはガス噴出孔２１２は，例えば図２に示すように，上流側から下流側にかけて順に，ストレート形状の大径部２１２ａ，徐々に径が細くなるテーパ部２１２ｂ，ストレート形状の小径部２１２ｃがそれぞれ連続するように形成される。

ガス噴出孔２１２の下流側の小径部２１２ｃは，ノズル部２３２にわたって形成され，ノズル部２３２の先端にガス噴出孔２１２の噴出口２３２ａが開口する。ノズル部２３２は，例えば冷却板２０４の積層面（電極板２０６との接合面）を加工して，冷却板２０４の積層面から下方のガス吐出孔２１４内に突出するように形成される。

このように，ガス噴出孔２１２は，その上流側の孔径（例えば大径部２１２ａ）よりも下流側の孔径（例えば小径部２１２ｃ）を小さくすることで，ガス噴出孔２１２の上流側から流入した処理ガスの流速を下流側で高めた上で，ガス吐出孔２１４に向けて噴出させることができる。

一方，ガス吐出孔２１４は，ガス噴出孔２１２の小径部２１２ｃの径（噴出口２３２ａの径）よりも大きな径で形成されている。また，ガス吐出孔２１４には，ノズル部２３２を遊嵌する拡径部２３４が電極板２０６の積層面（冷却板２０４との接合面）に開口するように形成される。これにより，ノズル部２３２の外側と拡径部２３４の内側には吸引流路２３６となる隙間が生じる。こうして，ノズル部２３２の周りに，上流側が冷却板２０４と電極板２０６の境界に連通し，下流側がガス吐出孔２１４に合流する吸引流路２３６が形成される。

このような吸引流路２３６の大きさや形状は，上記ノズル部２３２の外側形状と拡径部２３４の内側形状によって決定される。従って，これらの形状は，吸引流路２３６に発生させる吸引力の大きさなどを考慮して決定することが好ましい。これらの形状を例えば同じ形にすることによって，ノズル部２３２の周りには一定の形状の吸引流路２３６を形成することができる。図２では，上記ノズル部２３２の外側形状と拡径部２３４の内側形状をそれぞれ，上流側から下流側に向うに連れて徐々に径が小さくなるテーパ状にした場合を示している。

なお，ガス吐出孔２１４の径を噴出口２３２ａの径よりも大きくすることによって，ガス吐出孔２１４で処理ガスの速度エネルギが圧力エネルギに変換されるので，ガス吐出孔２１４の径の大きさを調整することによって，ガス吐出孔２１４から処理室１０２内に吐出させる処理ガスの圧力を調整することができる。

以下，このような処理ガス供給孔２１１の作用を図２を参照しながら説明する。例えば拡散室２１０において水平方向に拡散された処理ガスの一部が処理ガス供給孔２１１へ分配されると，処理ガスは先ずガス噴出孔２１２を通る。すなわち，処理ガスは，ガス噴出孔２１２の大径部２１２ａからテーパ部２１２ｂを通って小径部２１２ｃへ流れる。この際，テーパ部２１２ｂを通過するときに処理ガスの圧力エネルギが速度エネルギに変換されるため，小径部２１２ｃを流れる処理ガスは，大径部２１２ａを流れる処理ガスに比べて速流が高くなる。

こうして流速が高められた処理ガスは，ノズル部２３２先端の噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出される。これにより，吸引流路２３６における下流側の圧力は上流側の圧力より低くなるので，吸引流路２３６には上流側の冷却板２０４と電極板２０６の境界から下流側のガス吐出孔２１４に向う図中下向きの吸引力が発生する。

このため，熱膨張などにより冷却板２０４と電極板２０６の境界に隙間が発生しても，その隙間に噴出口２３２ａから処理ガスが漏洩することを防止でき，もし漏洩したとしても，その漏洩した処理ガスは吸引流路２３６を通る吸引流となってガス吐出孔２１４に流れ込み，噴出口２３２ａから噴出された処理ガスと合流して，ガス吐出孔２１４から処理室１０２内へ吐出させることができる。

このように，第１実施形態にかかる処理ガス供給孔によれば，噴出口２３２ａから噴出させる処理ガスの流れを駆動流とする誘導作用（エジェクタ作用）によって吸引流路２３６に冷却板２０４と電極板２０６の境界からガス吐出孔２１４に向う吸引力を形成することができる。

このようなエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を，例えば図１に示すような上部電極２００のすべての処理ガス供給孔２１１に適用する。これにより，拡散室２１０からの処理ガスが各処理ガス供給孔２１１のガス噴出孔２１２に流入すると，たとえ熱膨張で冷却板２０４と電極板２０６の境界に隙間が発生したとしても，その隙間へ漏洩することなく，各ガス噴出孔２１２に流入した流量すべての処理ガスを各ガス吐出孔２１４から処理室１０２内に吐出させることができる。

また，冷却板２０４と電極板２０６の境界から漏洩して他のガス吐出孔２１４に回り込むこともないため，１つのガス吐出孔２１４で吐出されるべき処理ガスはすべて，そのガス吐出孔２１４から吐出させることができる。これにより，上部電極２００の熱膨張の有無に拘わらず，いずれの処理ガス供給孔２１１からも常に想定される流量の処理ガスを吐出させることができるので，ウエハＷの全面にわたって所望の処理を施すことができる。

また，冷却板２０４のノズル部２３２は，電極板２０６の拡径部２３４に遊挿されるので，もし熱膨張により冷却板２０４と電極板２０６との間に水平方向の位置ずれが生じても，ノズル部２３２と拡径部２３４との間の隙間の分だけ，ノズル部２３２と拡径部２３４との位置ずれを許容することができる。このため，ガス噴出孔２１２は常にガス吐出孔２１４に向けて処理ガスを噴出させることができる。

なお，ここでは，ノズル部２３２は冷却板２０４を加工して形成するので，ノズル部２３２の材質は冷却板２０４と同じアルミニウムなどの金属で形成されている。このため，プラズマ処理中にノズル部２３２の先端において異常放電が発生する可能性があるが，このような異常放電は，電極板２０６の厚みが厚くなるように調整することで，防止することができる。

また，処理ガス供給機構本体２０１の冷却板２０４と電極板２０６の境界には，上記吸引流路２３６に連通する空隙部を設けて，冷却板２０４と電極板２０６との境界に漏洩した処理ガスを吸引流路２３６に流れ易くするようにしてもよい。

例えば図３に示すように，電極板２０６の積層面（冷却板２０４との接合面）に空隙部２６０を形成する。具体的には，ガス吐出孔２１４の拡径部２３４の上側に電極板２０６の上面から凹部（例えばザグリなど）を形成することによって空隙部２６０を設ける。これにより，空隙部２６０は，電極板２０６の積層面側に開口する拡径部２３４の開口端の周囲を囲むとともに，吸引流路２３６の上流側に連通するように形成される。

このような空隙部２６０を設けることにより，冷却板２０４と電極板２０６の境界に漏洩した処理ガスは空隙部２６０に入り込み易くなり，さらにエジェクタ作用による吸引力の発生により吸引流路２３６に流れ易くなるので，確実にガス吐出孔２１４へ導くことができる。

また，冷却板２０４と電極板２０６との境界に吸引流路２３６に連通する空隙部２６０を設けて，この空隙部２６０の大きさや形状を調整することにより，吸引流路２３６の上流側の空隙部２６０と下流側のガス噴出孔２１２付近との圧力差を調整することができる，このため，冷却板２０４と電極板２０６との境界から吸引流路２３６を通ってガス吐出孔２１４に向かう吸引力をより確実に発生させることができる。

（第２実施形態にかかる処理ガス供給孔）
続いて，本発明の第２実施形態にかかる処理ガス供給孔について図面を参照しながら説明する。図４は，本実施形態にかかる処理ガス供給孔の構成を説明するための図であり，図１に示す１つの処理ガス供給孔が形成される周辺構造であるＱ部を拡大したものである。
第２実施形態にかかる処理ガス供給孔２１１は，図３に示す処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との間に，プラズマや熱輻射などからの入熱や異常放電を抑制できる材質からなる板状の中間部材２０５を積層し，この中間部材２０５側にノズル部２３２を設けたものである。なお，図４において図３と同様の機能を有する部分には同一の符号を伏してその詳細な説明を省略する。

具体的には，図４に示す中間部材２０５は，処理ガス供給機構本体２０１の下層を構成する冷却板２０４と電極板２０６との間に，例えばボルト及びナットなどの締結手段（図示せず）によって着脱自在に接合されている。中間部材２０５は，プラズマや熱輻射などからの入熱や異常放電をともに抑制できる材質，例えば石英（ＳｉＯ_２），ＳｉＣ，ＳｉＮ等のシリコン含有材料から構成されている。中間部材２０５は，例えば電極板２０６と同様の材質であってもよく，また異なる材質であってもよい。

また，図４に示す中間部材２０５と電極板２０６の境界には処理ガスが漏洩する可能性があるので，中間部材２０５と電極板２０６の境界にも図３に示すものと同様の空隙部２６０を形成している。

さらに，図４に示す場合には，中間部材２０５と冷却板２０４との境界にも処理ガスが漏洩する可能性があるので，中間部材２０５に，中間部材２０５と冷却板２０４の境界に空隙部２６０を連通する連通孔２６２を形成している。これにより，処理ガスが噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出されたときに，中間部材２０５と冷却板２０４との境界にも，連通孔２６２，空隙部２６０，吸引流路２３６を介してガス吐出孔２１４に向かう吸引力が発生する。なお，図４に示す中間部材２０５には，ガス噴出孔２１２の小径部２１２ｃの一部（中間部材２０５の上側表面からノズル部２３２の噴出口２３２ａまでの部分）を構成する貫通孔が設けられている。

このように，第２実施形態においては，プラズマや熱輻射などからの入熱を抑制できる材質例えば石英からなる中間部材２０５を冷却板２０４と電極板２０６との間に設けることにより，プラズマ等から処理ガス供給機構本体２０１への伝熱量を抑えることができる。これにより，処理ガス供給機構本体２０１の熱膨張を抑えることができるので，その結果，処理ガス供給機構本体２０１と中間部材２０５との熱膨張量の差異をほとんどなくすことができる。これにより，中間部材２０５とこれに接触する処理ガス供給機構本体２０１の冷却板２０４との間に隙間が生じることを抑制できる。

また，異常放電を抑制できる材質例えば石英からなる中間部材２０５を冷却板２０４と電極板２０６との間に設け，ノズル部２３２を中間部材２０５の方に形成することによって，例えばアルミニウムなどの金属でノズル部２３２を形成する場合に比して，異常放電を効果的に抑制することができる。

また，中間部材２０５を電極板２０６と同じ材質で構成する場合には，熱膨張量の差異はほとんど生じないものの，熱膨張率の異なる材質で構成した場合には，熱膨張量に差異が生じて，中間部材２０５と電極板２０６との間に隙間が生じる場合も考えられる。このような場合にも，第２実施形態によれば，図３に示す場合と同様に処理ガスが噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出されたときに，噴出口２３２ａの周囲の圧力が低くなるので，中間部材２０５と電極板２０６との境界の空隙部２６０に吸引流路２３６からガス吐出孔２１４に向う吸引力を発生させることができる。これにより，空隙部２６０に漏洩した処理ガスを吸引流路２３６を介してガス吐出孔２１４に導くことができる。

さらに，図４に示す構成の場合には，中間部材２０５の存在により，冷却板２０４の熱膨張は抑えられるものの，冷却板２０４と中間部材２０５との境界に処理ガスが漏洩する可能性も考えられる。このような場合にも，第２実施形態によれば，処理ガスが噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出されたときに，中間部材２０５と冷却板２０４との境界に漏洩した処理ガスは，連通孔２６２，空隙部２６０，吸引流路２３６を介してガス吐出孔２１４に導くことができる。

このように，第２実施形態によれば，中間部材２０５と電極板２０６の境界のみならず，処理ガス供給機構本体２０１と中間部材２０５との境界についても，処理ガスが漏洩することを防止できる。

なお，上記第２実施形態では，ガス噴出孔２１２の形状を，大径部２１２ａ，テーパ部２１２ｂ，小径部２１２ｃにより構成した場合について説明したが，必ずしもこれに限られるものではなく，小径部２１２ｃの直前にガス圧縮空間を形成することによって，噴出口２３２ａから噴出される処理ガスの流速をさらに高めるようにしてもよい。

具体的には図５に示すように，テーパ部２１２ｂと小径部２１２ｃとの間にガス圧縮空間２１２ｄを形成するようにしてもよい。このガス圧縮空間２１２ｄは例えば図５に示すように，徐々に径が大きくなるテーパ部と徐々に径が小さくなるテーパ部とを連設してなる形状とし，テーパ部２１２ｂ，ガス圧縮空間２１２ｄ，小径部２１２ｃがこの順に繋がるように構成する。この場合，例えば図５に示すように，ガス圧縮空間２１２ｄのうちの徐々に径が大きくなるテーパ部については冷却板２０４の下面に形成するとともに，徐々に径が小さくなるテーパ部については中間部材２０５の上面に形成する。このように，本実施形態では冷却板２０４と電極板２０６の間に中間部材２０５を設けるので，ガス圧縮空間２１２ｄを小径部２１２ｃの直前に容易に形成することができる。

このような構成によれば，ガス噴出孔２１２の大径部２１２ａに流入した処理ガスは，テーパ部２１２ｂによっていったん流速が高められ，ガス圧縮空間２１２ｄにおいて圧縮されて圧力が上昇した状態で，小径部２１２ｃに流入させることができるので，小径部２１２ｃの先の噴出口２３２ａからより高速の処理ガスを噴出させることができる。このように，噴出口２３２ａから噴出される処理ガスの流速をより高めることによって，吸引流路２３６における吸引力も上昇させることができるので，漏洩した処理ガスの吸引効率を向上させることができる。さらに，最終的にガス吐出孔２１４から吐出される処理ガスの流速もより高めることができる。

また，ガス圧縮空間２１２ｄが冷却板２０４と中間部材２０５に跨るように形成されているため，もし熱膨張により冷却板２０４と中間部材２０５とに水平方向の位置ずれが生じたとしても，ガス噴出孔２１２とガス吐出孔２１４との間の連通状態を保つことができる。しかも，その場合には冷却板２０４と中間部材２０５の境界に処理ガスが漏洩し易くなるものの，たとえ処理ガスが漏洩したとしても冷却板２０４と中間部材２０５の境界に連通する連通孔２６２から空隙部２６０及び吸引流路２３６に生じる吸引力によってガス吐出孔２１４から処理室１０２内に吐出させることができる。こうして，熱膨張の有無に拘わらず，各処理ガス供給孔２１１のいずれからも，処理ガスを処理室１０２内に円滑に吐出させることができる。

なお，第１実施形態で説明した図２，図３に示すガス噴出孔２１２において，その噴出口２３２ａの直前にガス圧縮空間２１２ｄを設けるようにしてもよい。これにより，図２，図３に示すガス噴出孔２１２についても，噴出口２３２ａから噴出される処理ガスの流速をより高めることができる。

以上説明したように，上記第１，第２実施形態にかかる上部電極２００の処理ガス供給孔２１１においては，電極板２０６との境界から噴出口２３２ａに向かう吸引流路２３６を形成し，ガス噴出孔２１２に流入した処理ガスの流速を高めて噴出口２３２ａからガス吐出孔２１４に向けて噴出させることができる。これにより，処理ガスの流れを駆動流としたエジェクタ作用により吸引流路２３６にガス吐出孔２１４に向かう吸引力を発生させることで，熱膨張などにより電極板２０６との境界に僅かな隙間が発生したとしても，その隙間に処理ガスが漏洩することを抑制することができ，たとえ漏洩したとしてもガス吐出孔２１４から吐出させることができる。こうして，上部電極２００の熱膨張の有無に拘わらず，各処理ガス供給孔２１１から常に想定した流量の処理ガスを吐出させることができるので，ウエハＷ全体にわたり所望の処理を施すことができる。

なお，上記第１，第２実施形態では，図２〜図５に示すようなエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を，図１に示す処理ガス供給孔２１１のうちのすべてに適用する場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，図１に示す複数の処理ガス供給孔２１１のうちの一部に適用し，その他はエジェクタ作用を利用しない処理ガス供給孔（例えば図８に示す処理ガス供給孔）を適用するようにしてもよい。

例えば図１に示す複数の処理ガス供給孔２１１のうち，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との境界の隙間が生じ易い領域の処理ガス供給孔２１１のみに本実施形態のようなエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を適用するようにしてもよい。処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６の熱膨張の度合いや温度分布のばらつきによっては，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６との境界の隙間が生じ易い領域と生じ難い領域とが生じる場合もあるので，このような場合には，処理ガスが漏洩する可能性のある領域の処理ガス供給孔２１１のみにエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を適用すれば足りる。これにより，その他の処理ガス供給孔２１１は従来と同様に簡単な構成の処理ガス供給孔を適用することができる。

具体的には例えばプラズマ処理中の上部電極２００の温度分布が中央部で最も高く，周縁部へ向かうほど低下する傾向を示す場合には，冷却板２０４と電極板２０６の境界において，中央部ではほとんど隙間が生じることはなく処理ガスも漏洩しないのに対して，周縁部に向かうほど隙間が生じ易くなって処理ガスも漏洩し易くなる。

このような場合には，隙間が生じ易い周縁部領域の処理ガス供給孔２１１のみにエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を適用し，隙間が生じ難い中央部領域の処理ガス供給孔２１１には例えば図８に示すような従来タイプの処理ガス供給孔を適用すれば足りる。これによっても処理ガスの漏洩を十分に防止することができる。

また，図１に示す複数の処理ガス供給孔２１１のうち，下部電極１０４上に載置されたウエハＷに対向する領域（ウエハの直上領域）Ｗａの外側の領域における処理ガス供給孔２１１のみにエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔を適用してもよい。

ここで，上部電極２００の処理ガス供給孔２１１がマトリクス状に配置している場合を例に挙げて，エジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔の適用例を図６を参照しながら説明する。図６は，図１に示す上部電極２００をその下側，すなわち下部電極１０４側から見た平面図である。図６は，図１の場合と同様に説明を簡略化するために，処理ガス供給孔２１１の数を実際の数よりも少なく示している。また，処理ガス供給孔２１１の配置については図６に示すものに限定されるものではない。

図６に示す処理ガス供給孔のうち，ウエハＷの直上領域よりも外側の領域に設けられる太丸で示す処理ガス供給孔については，エジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔（ここでは，「処理ガス供給孔２１１Ｂ」とする）を適用する。また，ウエハＷの直上領域Ｗａに設けられる細丸で示す処理ガス供給孔については，例えば図８に示すような従来タイプの処理ガス供給孔（ここでは，「処理ガス供給孔２１１Ａ」とする）を適用する。

このようにすることにより，もし処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６の境界に隙間が生じて，例えばエジェクタ作用を利用しない処理ガス供給孔２１１Ａから処理ガスが漏洩したとしても，漏洩した処理ガスはウエハＷの直上領域Ｗａの外側のエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔２１１Ｂから吐出させることができる。すなわち，処理ガス供給機構本体２０１と電極板２０６の境界に漏洩した処理ガスは，例えば図３に示す構成の処理ガス供給孔２１１Ｂの空隙部２６０に外側から流入し，吸引流路２３６を介してガス吐出孔２１４から吐出される。このように，漏洩した処理ガスも処理ガス供給孔２１１Ｂから処理室内に吐出させることができる。

なお，この場合，処理ガス供給孔２１１Ｂから吐出される処理ガスの流量が増加する可能性もあるものの，これら処理ガス供給孔２１１ＢはウエハＷの直上領域Ｗａよりも外側に配置されているので，ウエハＷの処理には影響しないばかりか，ガスカーテンとなってウエハＷの直上領域Ｗａに吐出される処理ガスを取り囲むことができる。これにより，ウエハＷの直上領域Ｗａに吐出される処理ガスがそれよりも外側へ拡散してしまうことを抑制することができ，処理ガスによるウエハＷへの処理効率を向上できる。

また，一般には，ウエハＷにプラズマ処理を行う際には，ウエハＷの中央部領域よりも周縁部領域の方が１つの処理ガス供給孔から吐出される想定流量による作用させる面積比が大きいため，周縁部領域の処理ガス供給孔から吐出される流量が減少すると，ウエハＷの周縁部への処理結果の影響も大きくなる。このような観点からも，少なくとも周縁部領域の処理ガス供給孔については，エジェクタ作用を利用した本発明にかかる処理ガス供給孔を適用することによって，各処理ガス供給孔からそれぞれ，想定流量の処理ガスを吐出させることができる効果は大きい。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，平行平板型のプラズマ処理装置を用いて本発明の実施形態を説明したが，本発明はこれに限定されるものではなく，例えばマグネトロン型や誘導結合型の各種プラズマ処理装置にも適用可能である。また，エッチング処理のみならず，アッシング処理や成膜処理など，被処理基板に対して処理ガスを供給するガス供給機構を備えた各種処理装置にも適用可能である。

本発明は，処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給機構及び基板処理装置に適用可能である。

本発明の第１実施形態にかかる処理ガス供給機構を上部電極に適用可能なプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。同実施形態にかかる処理ガス供給孔の構成を説明するための断面図であり，図１に示す１つの処理ガス供給孔が形成される周辺構造であるＱ部を拡大したものである。同実施形態にかかる処理ガス供給孔の変形例の構成を説明するための断面図である。本発明の第２実施形態にかかる処理ガス供給孔の構成を説明するための断面図である。同実施形態にかかる処理ガス供給孔の変形例の構成を説明するための断面図である。エジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔の適用例を説明するための図であり，図１に示す上部電極をその下側から見た平面図である。従来の上部電極の概略構成を示す断面図である。従来の作用説明図であり，図７に示す１つの処理ガス供給孔が形成される周辺構造であるＰ部を拡大した断面図である。

符号の説明

１００プラズマ処理装置
１０２処理室
１０４下部電極
１０６排気口
１０８フォーカスリング
１１０高圧直流電源
１１２静電チャック
１１４電極
１１６温度調整機構
１１８ガス通路
１２０絶縁板
１２２シールドリング
１２４ゲートバルブ
１２６シール部材
１５０第１高周波電源
１５２整合器
１５４ハイパスフィルタ
１６０第２高周波電源
１６２整合器
１６４ローパスフィルタ
１７０処理ガス供給源
１７２ガス供給管
１７４バルブ
１７６マスフローコントローラ
１８０排気装置
２００上部電極
２０１処理ガス供給機構本体
２０２上部部材
２０４冷却板
２０５中間部材
２０６電極板
２０８処理ガス導入口
２１０拡散室
２１１処理ガス供給孔
２１１Ａエジェクタ作用を利用しない処理ガス供給孔
２１１Ｂエジェクタ作用を利用した処理ガス供給孔
２１２ガス噴出孔
２１２ａ大径部
２１２ｂテーパ部
２１２ｃ小径部
２１２ｄガス圧縮空間
２１４ガス吐出孔
２３２ノズル部
２３２ａ噴出口
２３４拡径部
２３６吸引流路
２６０空隙部
２６２連通孔
Ｗウエハ

Claims

前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，
前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，
前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，
前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，
前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔と，を備え，
前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，
前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構。
前記ノズル部は，前記処理ガス供給機構本体の積層面から前記ガス吐出孔内に突出するように形成するとともに，前記ガス吐出孔には前記ノズル部を遊嵌する拡径部を前記板状部材の積層面に開口するように設けることにより，前記ノズル部と前記拡径部の隙間を前記吸引流路とすることを特徴とする請求項１に記載の処理ガス供給機構。
前記ノズル部と前記拡径部はともに，下流側に向うに連れて径が小さくなる形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の処理ガス供給機構。
前記処理ガス供給機構本体と前記板状部材の境界には，前記板状部材の積層面側に開口する前記拡径部の開口端の周囲を囲むとともに，前記吸引流路の上流側に連通する空隙部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の処理ガス供給機構。
前記空隙部は，前記拡径部の開口端に前記板状部材の積層面から形成した凹部により構成されることを特徴とする請求項４に記載の処理ガス供給機構。
前記ガス噴出孔は，下流側の孔径が上流側の孔径よりも小さくなるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の処理ガス供給機構。
前記ガス噴出孔は，前記下流側の孔と前記上流側の孔との間にガス圧縮空間を形成したことを特徴とする請求項７に記載の処理ガス供給機構。
前記処理ガス供給機構本体は金属で形成し，前記板状部材はシリコン含有材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載の処理ガス供給機構。
前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，
前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，
前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，
前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，
前記処理ガス供給機構本体と前記板状部材との間に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは材質の異なる部材からなる中間部材と，
前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔と，を備え，
前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体と前記中間部材に設けられたガス噴出孔とにより構成し，
前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記中間部材と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構。
前記ノズル部は前記中間部材を加工して前記中間部材の積層面から前記ガス吐出孔内に突出するように形成するとともに，前記ガス吐出孔には前記ノズル部を遊嵌する拡径部を前記板状部材の積層面に開口するように設けることにより，前記ノズル部と前記拡径部の隙間を前記吸引流路とすることを特徴とする請求項９に記載の処理ガス供給機構。
前記ノズル部と前記拡径部はともに，下流側に向うに連れて径が小さくなる形状にしたことを特徴とする請求項９に記載の処理ガス供給機構。
前記中間部材と前記板状部材の境界には，前記板状部材の積層面側に開口する前記拡径部の開口端の周囲を囲むとともに，前記吸引流路の上流側に連通する空隙部を形成したことを特徴とする請求項９に記載の処理ガス供給機構。
前記空隙部は，前記拡径部の開口端に前記板状部材の積層面から形成した凹部により構成されることを特徴とする請求項１２に記載の処理ガス供給機構。
前記ガス噴出孔は，下流側の孔径が上流側の孔径よりも小さくなるように形成したことを特徴とする請求項９に記載の処理ガス供給機構。
前記ガス噴出孔は，前記下流側の孔と前記上流側の孔との間にガス圧縮空間を形成したことを特徴とする請求項１４に記載の処理ガス供給機構。
前記処理ガス供給機構本体は金属で形成し，前記中間部材と前記板状部材はともにシリコン含有材料で形成したことを特徴とする請求項９に記載の処理ガス供給機構。
前記中間部材に，前記処理ガス供給機構本体と前記中間部材の境界を前記空隙部に連通する連通路を形成したことを特徴とする請求項１２に記載の処理ガス供給機構。
前記処理室内の載置台に対向して設けられ，前記載置台に保持される被処理基板に向けて処理ガスを供給する処理ガス供給機構であって，
前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，
前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，
前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，
前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔と，を備え，
前記複数の処理ガス供給孔のうち，少なくとも前記載置台に載置された被処理基板に対向する領域よりも外側の領域に形成されている処理ガス供給孔については，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，
前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする処理ガス供給機構。
処理室内の載置台に対向して設けられた処理ガス供給機構から前記処理室内に処理ガスを供給することにより，前記載置台に載置された被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，
前記処理ガス供給機構は，
前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，
前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，
前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる板状部材と，
前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔と，を備え，
前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，
前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする基板処理装置。
処理室内の載置台に対向して設けられた電極に高周波電力を印加して生成された処理ガスのプラズマによって，前記載置台に載置された被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，
前記電極は，
前記処理ガスを導入する処理ガス導入口と，
前記処理ガス導入口から導入された処理ガスを拡散させる拡散室が形成された処理ガス供給機構本体と，
前記処理ガス供給機構本体の前記載置台側に積層され，前記処理ガス供給機構本体とは熱膨張率の異なる部材からなる電極板と，
前記処理ガスを前記拡散室から前記処理室内に供給する複数の処理ガス供給孔と，を備え，
前記各処理ガス供給孔は，前記板状部材に設けられたガス吐出孔と，前記処理ガス供給機構本体に設けられたガス噴出孔とにより構成し，
前記ガス噴出孔は，上流側に連通した前記拡散室から流入した処理ガスを，下流側に設けられたノズル部の噴出口から前記ガス吐出孔に向けて噴出するように構成するとともに，前記ノズル部の周りには，上流側が前記ガス供給機構本体と前記板状部材の境界に連通し，下流側が前記ガス吐出孔に合流する吸引流路を形成したことを特徴とする基板処理装置。