JP2015082384A - プラズマ処理装置、給電ユニット、及び載置台システム - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】このプラズマ処理装置では、載置台の静電チャック内にヒータが設けられている。ヒータは、フィルタユニット及び棒状の給電体ＰＥ１１，ＰＥ１２を介してヒータ電源に接続されている。給電体は、絶縁体製の筒状部６０，６２の内孔に通されている。また、筒状部を介して伝播するマイクロ波を抑制するチョーク部７０，７２が、給電体と筒状部との間に設けられている。チョーク部は、導電性であり、第１部分及び第２部分を含んでいる。第１部分７０ａ，７２ａは、給電体から該給電体の長手方向に交差する方向に延びている。第２部分７０ｂ，７２ｂは、筒形状を有しており、筒状部と給電体との間において第１部分の周縁から延在している。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置、給電ユニット、及び載置台システムに関するものである。

電子デバイスの製造においては種々のプラズマ処理が被処理体に対して施される。プラズマ処理を実施するためのプラズマ処理装置では、処理容器内に供給されたガスが励起されることによりプラズマが生成される。このプラズマによって、被処理体が処理される。

また、プラズマ処理装置では、被処理体は、載置台上に載置される。載置台は、下部電極、及び静電チャックを有している。静電チャックは、下部電極上に設けられている。下部電極には、高周波電力を発生する高周波電源が、電気的に接続されている。また、静電チャック内には、被処理体を加熱するためのヒータが設けられている。ヒータは、給電体を介してヒータ電源に電気的に接続されている。給電体は、絶縁材から構成された被覆部によって被覆されている。また、給電体とヒータ電源との間には、フィルタユニットが設けられている。フィルタユニットは、ＬＣフィルタを内蔵している。このフィルタユニットにより、下部電極に供給される高周波電力のヒータ電源への流入を抑制することができる。このようなプラズマ処理装置は、特許文献１に記載されている。

一方、処理ガスを励起させる方式には種々の方式が存在しているが、近年、マイクロ波により処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が注目されている。

特開２０１１−１３５０５２号公報

マイクロ波に対しては、被覆部は誘電体である。したがって、マイクロ波を用いるプラズマ処理装置では、当該マイクロ波が被覆部を伝播する。このように伝播して漏れ出すマイクロ波は、プラズマ処理装置の種々の部品に影響を及ぼし得る。例えば、ヒータ電源に対してマイクロ波が流入したり、或いは、種々の計測器の誤動作を招くことがある。

したがって、マイクロ波により処理ガスを励起させるプラズマ処理装置では、給電体の周囲の媒体に伝播するマイクロ波を抑制することが求められている。

一側面においては、マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器、載置台、高周波電源、ヒータ、ヒータ電源、フィルタユニット、給電体、筒状部、及び、チョーク部を備えている。載置台は、処理容器内に設けられている。この載置台は、下部電極、及び、該下部電極上に設けられた静電チャックを有している。高周波電源は、下部電極に電気的に接続されている。ヒータは、静電チャック内に設けられている。ヒータ電源は、ヒータに供給される電力を発生する。フィルタユニットは、ヒータ電源に接続されたフィルタを有している。給電体は棒状であり、フィルタを介してヒータ電源とヒータとを接続する。筒状部は絶縁体から構成されており、給電体が通る内孔を画成している。チョーク部は、筒状部を介して伝播するマイクロ波を抑制する。このチョーク部は、導電性であり、第１部分及び第２部分を含んでいる。第１部分は、給電体から該給電体の長手方向に交差する方向に延びている。第２部分は、筒形状を有しており、筒状部と給電体との間において第１部分の周縁から延在している。

一形態において、第２部分は、一端と、第１部分に接続する他端と、を含み、当該一端と当該他端との間の長さは、マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである。

上記プラズマ処理装置では、筒状部を伝播するマイクロ波、即ち、入射波の一部が、チョーク部の第２部分と給電体との間の領域を伝播し、第１部分で反射される。第１部分での反射によって発生する反射波は、入射波と干渉し、入射波を減衰させ、或いは、打ち消す。よって、このプラズマ処理装置によれば、給電体の周囲の媒体に伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。

一形態において、プラズマ処理装置は、筒状部の外周に沿って設けられた導電性の包囲部を更に備える。また、一形態において、フィルタユニットは導電性の筐体を備え、包囲部は筐体から離間している。包囲部とチョーク部の第２部分との間に絶縁体製の筒状部が設けられた構造は、容量成分をもたらし、ヒータとヒータ電源の間のインピーダンスを低下させ得る。このインピーダンスの低下は、フィルタユニットの筐体と包囲部とを離間させることによって、抑制することが可能である。

一形態においては、包囲部は、一端と、該一端よりもフィルタユニットの筐体から離れている他端と、を含み、包囲部の一端と筐体との間には、絶縁体が設けられていてもよい。また、この絶縁体は、ジルコニアから構成されていてもよい。ジルコニアから構成された絶縁体を包囲部と筐体との間に介在させることによって、包囲部と筐体との間を介するマイクロ波の漏れを抑制することが可能となる。

また、別の一側面においては、マイクロ波によって処理ガスを励起するプラズマ処理装置において静電チャックに設けられたヒータとヒータ電源とをフィルタユニットを介して接続する給電ユニットが提供される。この給電ユニットは、上述した給電体、筒状部、及びチョーク部を備えている。一形態において、給電ユニットは、上述した包囲部を更に備え得る。更なる一形態においては、チョーク部の第２部分は、一端と、第１部分に接続する他端と、を含み、当該一端と当該他端との間の長さは、マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである。かかる給電ユニットによれば、給電体の周囲の媒体に伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。

また、更に別の一側面においては、マイクロ波によって処理ガスを励起するプラズマ処理装置用の載置台システムが提供される。この載置台システムは、上述した載置台、高周波電源、ヒータ、ヒータ電源、フィルタユニット、給電体、筒状部、及び、チョーク部を備えている。したがって、この載置台システムによれば、給電体の周囲の媒体に伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。

上記載置台システムの一形態においては、チョーク部の第２部分は、一端と、第１部分に接続する他端と、を含み、当該一端と当該他端との間の長さは、マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである。また、一形態において、載置台システムは、筒状部の外周に沿って設けられた導電性の包囲部を更に備える。また、一形態において、フィルタユニットは導電性の筐体を備え、包囲部は筐体から離間している。また、一形態において、包囲部は、一端と、該一端よりもフィルタユニットの筐体から離れている他端と、を含み、包囲部の一端と筐体との間には、絶縁体が設けられていてもよい。また、この絶縁体は、ジルコニアから構成されていてもよい。

以上説明したように、マイクロ波により処理ガスを励起させるプラズマ処理装置において、給電体の周囲の媒体に伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 スロット板の一例を示す平面図である。 誘電体窓の一例を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。 図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図である。 図１に示すプラズマ処理装置の載置台システムを拡大して示す図である。 静電チャック内のヒータを示す平面図である。 フィルタユニットの詳細、及び、ヒータ電源とヒータとの電気的接続を示す図である。 一実施形態の給電ユニットを示す図である。 チョーク部７０によるマイクロ波抑制の原理を説明するための図である。 参考例の給電ユニットを示す図である。 プラズマ処理装置１０のチョーク部及び参考例のシミュレーション結果を示すグラフである。 別の実施形態に係る載置台システムにおける給電ユニットとその周囲の構造を示す図である。 包囲部６４を用いた場合、包囲部６４Ａを用いた場合、図１１に示した参考例を用いた場合のそれぞれについて、インピーダンスアナライザを用いて求めたヒータとヒータ電源との間のインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１においては、プラズマ処理装置の縦断面が概略的に示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、マイクロ波を用いて処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗを処理する装置である。

プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、その内部において処理空間Ｓを画成している。プラズマ処理装置１０では、処理空間Ｓ内にウエハＷが収容され、当該ウエハＷに対するプラズマ処理が施される。一実施形態において、処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含んでいる。側壁１２ａは、軸線Ｚが延びる方向（以下、「軸線Ｚ方向」という）に延在する略円筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に狭持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬ１が介在していてもよい。封止部材ＳＬ１は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。

また、プラズマ処理装置１０は、載置台システム２０Ｓを備えている。この載置台システム２０Ｓは、載置台２０を含んでいる。載置台２０は、処理容器１２内において、誘電体窓１８の下方に設けられている。載置台２０は、下部電極ＬＥ、及び、静電チャックＥＳＣを含んでいる。下部電極ＬＥは、マッチングユニットＭＵを介して、高周波電源ＲＦＧに接続されている。高周波電源ＲＦＧは、イオン引き込み用の高周波電力（高周波バイアス電力）を発生する。静電チャックＥＳＣは、下部電極ＬＥ上に設けられている。静電チャックＥＳＣは、クーロン力によってその上面に載置されたウエハＷを吸着して、当該ウエハＷを保持する。この載置台２０を含む載置台システム２０Ｓの詳細については、後述する。

図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、ヒータＨＴ及びＨＳを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。

また、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内にマイクロ波を導入するために、一実施形態では、アンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、及び、モード変換器３８を更に備え得る。マイクロ波発生器３２は、ＧＨｚ帯のマイクロ波、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。このマイクロ波発生器３２は、チューナ３４、導波管３６、及びモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、軸線Ｚに沿って延在している。なお、載置台２０の載置領域ＭＲ、即ちウエハＷが載置される領域の中心は、軸線Ｚ上に位置している。

同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒形状を有している。この外側導体１６ａの中心軸線は、軸線Ｚに略一致している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続されている。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂは、一実施形態では、軸線Ｚ方向の延びる円筒形状を有している。この内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続している。

一実施形態において、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナである。このアンテナ１４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されており、誘電体窓１８の上面の上に設けられている。アンテナ１４は、誘電体板４２及びスロット板４４を含んでいる。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板４２は、スロット板４４と冷却ジャケット４０の下面の間に狭持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板４２、スロット板４４、及び、冷却ジャケット４０の下面を含んでいる。

図２は、スロット板の一例を示す平面図である。スロット板４４は、薄板状であって、円盤状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。円形のスロット板４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置している。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａ，４４ｂを含んでいる。スロット孔４４ａ，４４ｂそれぞれの平面形状は、長孔形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸が延びる方向と、スロット孔４４ｂの長軸が延びる方向は、互いに交差又は直交している。

図２に示す例では、複数のスロット対４４ｐは、軸線Ｚを中心とする仮想円ＶＣの内側に設けられた内側スロット対群ＩＳＰと仮想円ＶＣの外側に設けられた外側スロット対群ＯＳＰとに大別されている。内側スロット対群ＩＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、内側スロット対群ＩＳＰは、七つのスロット対４４ｐを含んでいる。内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ１の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ２の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ２は、半径ｒ１より大きい。

外側スロット対群ＯＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、外側スロット対群ＯＳＰは、２８個のスロット対４４ｐを含んでいる。外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ３の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ４の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ３は、半径ｒ２よりも大きく、半径ｒ４は、半径ｒ３よりも大きい。

また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ｂの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。

図３は、誘電体窓の一例を示す平面図であり、当該誘電体窓を処理空間Ｓ側から見た状態を示している。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。誘電体窓１８は、略円盤形状を有し、石英又はアルミナといった誘電体から構成されている。誘電体窓１８の上面１８ｕ上には、スロット板４４が設けられている。

誘電体窓１８の中央には、貫通孔１８ｈが形成されている。貫通孔１８ｈの上側部分は、後述する中央導入部５０のインジェクタ５０ｂが収容される空間１８ｓとなり、下側部分は、後述する中央導入部５０の中央導入口１８ｉとなる。なお、誘電体窓１８の中心軸線は、軸線Ｚと一致している。

誘電体窓の上面１８ｕと反対側の面、即ち下面１８ｂは、処理空間Ｓに接しており、プラズマを生成する側の面となる。この下面１８ｂは、種々の形状を画成している。具体的に、下面１８ｂは、中央導入口１８ｉを囲む中央領域において、平坦面１８０を有している。この平坦面１８０は、軸線Ｚに直交する平坦な面である。下面１８ｂは、平坦面１８０の径方向外側領域において、環状に連なり誘電体窓１８の板厚方向内方側に向かってテーパー状に凹む環状の第１凹部１８１を画成している。

第１凹部１８１は、内側テーパー面１８１ａ、底面１８１ｂ、及び、外側テーパー面１８１ｃによって画成されている。底面１８１ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行に環状に延在している。内側テーパー面１８１ａは、平坦面１８０と底面１８１ｂとの間において環状に延在しており、平坦面１８０に対して傾斜している。外側テーパー面１８１ｃは、底面１８１ｂと下面１８ｂの周縁部との間において環状に延在しており、底面１８１ｂに対して傾斜している。なお、下面１８ｂの周縁領域は、側壁１２ａに接する面となる。

また、下面１８ｂは、平坦面１８０から板厚方向内方側に向かって凹む複数の第２凹部１８２を画成している。複数の第２凹部１８２の個数は、図３及び図４に示す例では、７個である。これら複数の第２凹部１８２は、周方向に沿って等間隔に形成されている。また、複数の第２凹部１８２は、軸線Ｚに直交する面において円形の平面形状を有している。具体的には、第２凹部１８２を画成する内側面１８２ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒面である。また、第２凹部１８２を画成する底面１８２ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行な円形の面である。

図５は、図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図であり、誘電体窓１８を下側から見た状態を示している。図５に示すように、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａ及び複数のスロット孔４４ｂ、並びに内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっている。具体的には、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において外側テーパー面１８１ｃに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａは、底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において内側テーパー面１８１ａに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。

また、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。具体的には、平面視において、複数の第２凹部１８２の底面の重心（中心）それぞれが、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａ内に位置するように、構成されている。

再び図１を参照する。プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２により発生されたマイクロ波が、同軸導波管１６を通って、誘電体板４２に伝播され、スロット板４４のスロット孔４４ａ及び４４ｂから誘電体窓１８に与えられる。

誘電体窓１８では、上述したように第１凹部１８１を画成する部分の板厚、及び、第２凹部１８２を画成する部分の板厚は、他の部分よりも薄くなっている。したがって、誘電体窓１８では、第１凹部１８１を画成する部分、及び、第２凹部１８２を画成する部分において、マイクロ波の透過性が高められている。また、軸線Ｚ方向に見た場合に、外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａ及び４４ｂ、並びに、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっており、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。したがって、第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波の電界が集中して、当該第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波のエネルギーが集中する。その結果、第１凹部１８１及び第２凹部１８２において、プラズマを安定して発生させることが可能となり、誘電体窓１８の直下において径方向及び周方向に分布したプラズマを安定して発生させることが可能となる。

また、プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０及び周辺導入部５２を備えている。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、及び中央導入口１８ｉを含んでいる。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔に通されている。また、導管５０ａの端部は、誘電体窓１８が軸線Ｚに沿って画成する空間１８ｓ（図４参照）内まで延在している。この空間１８ｓ内且つ導管５０ａの端部の下方には、インジェクタ５０ｂが収容されている。インジェクタ５０ｂには、軸線Ｚ方向に延びる複数の貫通孔が設けられている。また、誘電体窓１８は、中央導入口１８ｉを画成している。中央導入口１８ｉは、空間１８ｓの下方に連続し、且つ軸線Ｚに沿って延びている。かかる構成の中央導入部５０は、導管５０ａを介してインジェクタ５０ｂにガスを供給し、インジェクタ５０ｂから中央導入口１８ｉを介してガスを噴射する。このように、中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８の直下にガスを噴射する。即ち、中央導入部５０は、電子温度が高いプラズマ生成領域にガスを導入する。

周辺導入部５２は、複数の周辺導入口５２ｉを含んでいる。複数の周辺導入口５２ｉは、主としてウエハＷのエッジ領域にガスを供給する。複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域、又は、載置領域ＭＲの縁部に向けて開口している。複数の周辺導入口５２ｉは、中央導入口１８ｉよりも下方、且つ、載置台２０の上方において周方向に沿って配列されている。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、誘電体窓の直下よりも電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）において軸線Ｚを中心として環状に配列されている。この周辺導入部５２は、電子温度の低い領域からウエハＷに向けてガスを供給する。したがって、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの解離度は、中央導入部５０から処理空間Ｓに供給されるガスの解離度よりも抑制される。

中央導入部５０には、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１を介して第１のガスソース群ＧＳＧ１が接続されている。また、周辺導入部５２には、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２が接続されている。第１のガスソース群ＧＳＧ１は、複数の第１のガスソースを含んでおり、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の第１の流量制御ユニットを含んでいる。複数の第１のガスソースはそれぞれ、複数の第１の流量制御ユニットを介して、共通ガスラインＧＬ１に接続されている。この共通ガスラインＧＬ１は、中央導入部５０に接続されている。なお、複数の第１の流量制御ユニットの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。

第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第２のガスソースを含んでおり、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の第２の流量制御ユニットを含んでいる。複数の第２のガスソースはそれぞれ、複数の第２の流量制御ユニットを介して、共通ガスラインＧＬ２に接続されている。この共通ガスラインＧＬ２は、周辺導入部５２に接続されている。なお、複数の第２の流量制御ユニットの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。

このように、プラズマ処理装置１０では、複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットが中央導入部５０専用に設けられており、これら複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットとは独立した複数の第２のガスソース及び複数の第２の流量制御ユニットが周辺導入部５２専用に設けられている。したがって、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの種類、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの流量を独立して制御することができる。また、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの種類、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの流量を独立して制御することができる。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１の各流量制御ユニットに制御信号を送出して、中央導入部５０に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２の各流量制御ユニットに制御信号を送出して、周辺導入部５２に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のパワー、ＲＦバイアスのパワー及びＯＮ／ＯＦＦ、並びに、処理容器１２内の圧力を制御するよう、マイクロ波発生器３２、高周波電源ＲＦＧ、排気装置３０に制御信号を供給し得る。

一実施形態において、周辺導入部５２は、環状の管５２ｐを更に含んでいる。この管５２ｐには、複数の周辺導入口５２ｉが形成されている。環状の管５２ｐは、例えば、石英から構成され得る。図１に示すように、環状の管５２ｐは、一実施形態においては、側壁１２ａの内壁面に沿って設けられている。換言すると、環状の管５２ｐは、誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲ、即ちウエハＷとを結ぶ経路上には配置されていない。したがって、環状の管５２ｐは、プラズマの拡散を阻害しない。また、環状の管５２ｐが側壁１２ａの内壁面に沿って設けられているので、当該環状の管５２ｐのプラズマによる消耗が抑制され、当該環状の管５２ｐの交換頻度を減少させることが可能となる。さらに、環状の管５２ｐは、ヒータによる温度制御が可能な側壁１２ａに沿って設けられているので、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの温度の安定性を向上させることが可能となる。

また、一実施形態においては、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けて開口している。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けてガスを噴射するよう、軸線Ｚに直交する平面に対して傾斜している。このように周辺導入口５２ｉが、ウエハＷのエッジ領域に向けて傾斜するように開口しているので、当該周辺導入口５２ｉから噴射されたガスの活性種は、ウエハＷのエッジ領域に直接的に向かう。これにより、ガスの活性種をウエハＷのエッジに失活させずに供給することが可能となる。その結果、ウエハＷの径方向における各領域の処理速度のばらつきを低減することが可能となる。

以下、図１に加えて図６を参照して、プラズマ処理装置１０の載置台システム２０Ｓの構成について詳細に説明する。図６は、図１に示すプラズマ処理装置の載置台システムを拡大して示す図である。上述したように、載置台システム２０Ｓは、載置台２０を備えており、当該載置台２０は、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを含んでいる。

下部電極ＬＥは、一実施形態では、第１プレート２２ａ及び第２プレート２２ｂを含んでいる。第１プレート２２ａは、略円盤状の部材である。また、第１プレート２２ａは、導電性の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。第１プレート２２ａの中心軸線は、軸線Ｚに略一致している。この第１プレート２２ａは、略筒状の支持部ＳＰ１によって支持されている。支持部ＳＰ１は、底部１２ｂから上方に延びており、第１プレート２２ａの下面の周縁領域に当接している。この支持部ＳＰ１は、石英といった絶縁体から構成されている。

第２プレート２２ｂは、第１プレート２２ａ上に設けられている。第２プレート２２ｂは、略円盤状の部材である。また、第２プレート２２ｂは、導電性の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。この第２プレート２２ｂは、第１プレート２２ａに導通している。また、第２プレート２２ｂの中心軸線は軸線Ｚに略一致している。一実施形態において、第２プレート２２ｂは、大径部２２ｃ及び小径部２２ｄを含んでいる。大径部２２ｃは、小径部２２ｄの下側において当該小径部２２ｄに連続している。また、大径部２２ｃの直径は、小径部２２ｄよりも大きくなっており、第１プレート２２ａの直径と略等しくなっている。

第１プレート２２ａには、給電棒ＰＦＲ及びマッチングユニットＭＵを介して、高周波電源ＲＦＧが電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波バイアス電力を出力する。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。

第２プレート２２ｂの内部には、冷媒室ＲＣが設けられている。冷媒室ＲＣは、軸線Ｚ周りに螺旋状に延在している。この冷媒室ＲＣには、チラーユニットから配管ＰＰ１，ＰＰ２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環するように供給される。このように循環される冷媒によって、静電チャックＥＳＣ上のウエハＷの温度が、制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが供給管ＰＰ３を介して静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給される。

静電チャックＥＳＣは、第２プレート２２ｂの上面の上に設けられている。静電チャックＥＳＣは、略円盤形状を有しており、その中心軸線は実質的に軸線Ｚに一致している。静電チャックＥＳＣの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域ＭＲを提供している。載置領域ＭＲは略円形であり、その中心は実質的に軸線Ｚ上に位置している。この静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを静電吸着力で保持する。そのため、静電チャックＥＳＣは、誘電体膜の間に挟まれた電極膜ＥＦを含んでいる。電極膜ＥＦには、直流電源ＤＳがスイッチＳＷを介して電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源ＤＳから印加される直流電圧により発生するクーロン力によってその上面にウエハＷを吸着し、当該ウエハＷを保持することができる。

また、静電チャックＥＳＣの径方向外側には、フォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲは、静電チャックＥＳＣを囲むように、静電チャックＥＳＣのエッジ及びウエハＷのエッジに沿って環状に延在している。フォーカスリングＦＲは、石英といった誘電体から構成されている。フォーカスリングＦＲは、ウエハＷのエッジの外側におけるシース電位を調整するために設けられており、ウエハＷのプラズマ処理の面内均一性に寄与する。

フォーカスリングＦＲの下方には、第１の筒状部ＴＰ１が設けられている。第１の筒状部ＴＰ１は、アルミナといった絶縁体から構成されている。第１の筒状部ＴＰ１は、円筒形状を有しており、下部電極ＬＥの外周面に沿って延在している。一実施形態において、第１の筒状部ＴＰ１は、支持部ＳＰ１の上側部分の外周面、第１プレート２２ａの外周面、及び、第２プレート２２ｂの大径部２２ｃの外周面に沿って延在している。

第１の筒状部ＴＰ１とフォーカスリングＦＲとの間には、環状部ＡＰが設けられている。環状部ＡＰは、アルミナといった誘電体から構成されている。環状部ＡＰは、第２プレート２２ｂの小径部２２ｄの外周面に沿って環状に延在している。この環状部ＡＰの上面は、フォーカスリングＦＲの下面に接している。一実施形態において、環状部ＡＰの上面には、上方に突出した凸部ＰＪ１を含んでいる。凸部ＰＪ１は、環状部ＡＰの上面の内縁と外縁との間の中間において、環状に延在している。一方、フォーカスリングＦＲの下面は、凸部ＰＪ１が嵌合する凹部を画成している。したがって、環状部ＡＰ上にフォーカスリングＦＲが搭載されることで、当該フォーカスリングＦＲの位置が決定される。

また、環状部ＡＰの下面には凹部が形成されている。この凹部は、環状部ＡＰの下面の内縁と外縁の間の中間において環状に延在している。この凹部には、第１の筒状部ＴＰ１の上端部が嵌合している。また、環状部ＡＰの下面は、凹部の内側において、第２プレート２２ｂの大径部２２ｃと小径部２２ｄの間の段差面、及び、第１の筒状部ＴＰ１に接している。

環状部ＡＰの下面のうち凹部よりも外側の領域の下方には、第２の筒状部ＴＰ２が設けられている。第２の筒状部ＴＰ２は、略円筒形状を有している。この第２の筒状部ＴＰ２は、第１の筒状部ＴＰ１の外周に沿って延在している。一実施形態において、第２の筒状部ＴＰ２は、第１の筒状部ＴＰ１の外周面のうち下端から軸線Ｚ方向の中間位置までの領域に接している。また、第２の筒状部ＴＰ２は、支持部ＳＰ１の下側部分の外周面にも接している。この第２の筒状部ＴＰ２は、導電性の材料、例えば、アルミニウムから構成されている。一実施形態では、第２の筒状部ＴＰ２の表面には、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）製の膜が形成されていてもよい。或いは、第２の筒状部ＴＰ２の表面には、酸化処理が施されていてもよい。

第２の筒状部ＴＰ２の外周面及び環状部ＡＰの外周面から側壁１２ａまでの間には、排気路ＶＬが形成されている。排気路ＶＬは、底部１２ｂまで延びており、当該底部１２ｂに取り付けられた排気管２８に接続している。この排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器、及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置３０を動作させることにより、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介してガスを排気することが、また、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。

排気路ＶＬの軸線Ｚ方向の中間には、バッフル板ＢＰが設けられている。バッフル板ＢＰは、軸線Ｚを中心として環状に延在する板状の部材である。このバッフル板ＢＰには、複数の貫通孔が形成されている。これら貫通孔は、軸線Ｚ方向にバッフル板ＢＰを貫通している。バッフル板ＢＰの内側縁部は、第２の筒状部ＴＰ２と環状部ＡＰとの間に設けられている。

第２の筒状部ＴＰ２とバッフル板ＢＰの内縁部分には、軸線Ｚ方向に延びるねじ穴が形成されている。このねじ穴には、ねじＳＲが螺合されている。このねじＳＲによって、バッフル板ＢＰは、第２の筒状部ＴＰ２に固定される。

また、静電チャックＥＳＣの誘電体膜内には、ヒータＨＣ及びヒータＨＥが設けられている。図７は、静電チャック内のヒータを示す平面図である。図７に示すように、ヒータＨＣ及びヒータＨＥは、電熱線から構成されている。ヒータＨＣは、端子Ｔ１１及び端子Ｔ１２を含んでいる。ヒータＨＣは、軸線Ｚを中心として旋回するように延在している。また、ヒータＨＥは、端子Ｔ２１及び端子Ｔ２２を含んでいる。ヒータＨＥは、ヒータＨＣよりも外側において、軸線Ｚを中心として旋回するように延在している。

図６及び図７に示すように、ヒータＨＣは、電極膜ＥＦの下方、且つ、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ち軸線Ｚに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥは、電極膜ＥＦの下方に設けられており、ヒータＨＣを囲むように延在している。このヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲのエッジ領域の下方に設けられている。

ヒータＨＣには、フィルタユニットＦＵ１を介してヒータ電源ＨＰ１が接続されている。ヒータ電源ＨＰ１は、ヒータＨＣに交流電力を供給する。フィルタユニットＦＵ１は、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源ＨＰ１に流入することを抑制する。フィルタユニットＦＵ１は、例えば、ＬＣフィルタから構成されている。また、ヒータＨＥには、フィルタユニットＦＵ２を介してヒータ電源ＨＰ２が接続されている。ヒータ電源ＨＰ２は、ヒータＨＥに交流電力を供給する。フィルタユニットＦＵ２は、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源ＨＰ２に流入することを抑制する。フィルタユニットＦＵ２は、例えば、ＬＣフィルタから構成されている。かかるフィルタユニットＦＵ１及びＦＵ２により、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源に流入して消費されることが抑制される。

以下、フィルタユニットの詳細、及び、ヒータ電源とヒータとの電気的接続に関して、詳細に説明する。図８は、フィルタユニットの詳細、及び、ヒータ電源とヒータとの電気的接続を示す図である。図８に示すように、フィルタユニットＦＵ１は、ヒータ電源ＨＰ１に接続されている。フィルタユニットＦＵ１は、導電性の筐体ＣＡ１を有しており、当該筐体ＣＡ１内にフィルタＦＴ１を内蔵している。筐体ＣＡ１は、フレームグランドとなっている。フィルタＦＴ１は、インダクタＬ１１及びＬ１２、並びに、キャパシタＣ１１及びＣ１２を有している。インダクタＬ１１及びキャパシタＣ１１は、ヒータ電源ＨＰ１の第１出力端子とフィルタＦＴ１の第１端子ＦＴ１１との間に設けられている。具体的に、インダクタＬ１１の一端は第１端子ＦＴ１１に接続しており、インダクタＬ１１の他端はキャパシタＣ１１の一端に接続されている。キャパシタＣ１１の他端は接地電位に接続されている。また、インダクタＬ１１とキャパシタＣ１１との間のノードから延びる配線は、ヒータ電源ＨＰ１の第１出力端子に接続している。

インダクタＬ１２及びキャパシタＣ１２は、ヒータ電源ＨＰ１の第２出力端子とフィルタＦＴ１の第２端子ＦＴ１２との間に設けられている。インダクタＬ１２の一端は第２端子ＦＴ１２に接続しており、インダクタＬ１２の他端はキャパシタＣ１２の一端に接続されている。キャパシタＣ１２の他端は接地電位に接続されている。また、インダクタＬ１２とキャパシタＣ１２との間のノードから延びる配線は、ヒータ電源ＨＰ１の第２出力端子に接続している。

フィルタＦＴ１とヒータＨＣとは、一対の給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２によって接続されている。具体的に、給電体ＰＥ１１の一端はヒータＨＣの端子Ｔ１１に接続しており、給電体ＰＥ１１の他端はフィルタＦＴ１の第１端子ＦＴ１１に接続している。また、給電体ＰＥ１２の一端はヒータＨＣの端子Ｔ１２に接続しており、給電体ＰＥ１２の他端はフィルタＦＴ１の第２端子ＦＴ１２に接続している。

フィルタユニットＦＵ２は、フィルタユニットＦＵ１と同様に構成されている。また、ヒータ電源ＨＰ２とヒータＨＥとの間の電気的接続も、ヒータ電源ＨＰ１とヒータＨＣとの電気的接続と同様に構成されている。

具体的に、フィルタユニットＦＵ２は、導電性の筐体ＣＡ２を有しており、当該筐体ＣＡ２内にフィルタＦＴ２を内蔵している。筐体ＣＡ２は、フレームグランドとなっている。フィルタＦＴ２は、インダクタＬ２１及びＬ２２、並びに、キャパシタＣ２１及びＣ２２を有している。インダクタＬ２１及びキャパシタＣ２１は、ヒータ電源ＨＰ２の第１出力端子とフィルタＦＴ２の第１端子ＦＴ２１との間に設けられている。インダクタＬ２１の一端は第１端子ＦＴ２１に接続しており、インダクタＬ２１の他端はキャパシタＣ２１の一端に接続されている。キャパシタＣ２１の他端は接地電位に接続されている。また、インダクタＬ２１とキャパシタＣ２１との間のノードから延びる配線は、ヒータ電源ＨＰ２の第１出力端子に接続している。

インダクタＬ２２及びキャパシタＣ２２は、ヒータ電源ＨＰ２の第２出力端子とフィルタＦＴ２の第２端子ＦＴ２２との間に設けられている。インダクタＬ２２の一端は第２端子ＦＴ２２に接続しており、インダクタＬ２２の他端はキャパシタＣ２２の一端に接続されている。キャパシタＣ２２の他端は接地電位に接続されている。また、インダクタＬ２２とキャパシタＣ２２との間のノードから延びる配線は、ヒータ電源ＨＰ２の第２出力端子に接続している。

フィルタＦＴ２とヒータＨＥとは、一対の給電体ＰＥ２１及びＰＥ２２によって接続されている。給電体ＰＥ２１の一端はヒータＨＥの端子Ｔ２１に接続しており、給電体ＰＥ２１の他端はフィルタＦＴ２の第１端子ＦＴ２１に接続している。また、給電体ＰＥ２２の一端はヒータＨＥの端子Ｔ２２に接続しており、給電体ＰＥ２２の他端はフィルタＦＴ２の第２端子ＦＴ２２に接続している。

一対の給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２の周囲には、これら給電体の周囲の媒体を伝播するマイクロ波を抑制する構造が設けられている。同様に、一対の給電体ＰＥ２１及びＰＥ２２の周囲にも、これら給電体の周囲の媒体を伝播するマイクロ波を抑制する構造が設けられている。一対の給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２及びこれら給電体の周囲においてマイクロ波を抑制する構造を含む給電ユニットは、一対の給電体ＰＥ２１及びＰＥ２２及びこれら給電体の周囲においてマイクロ波を抑制する構造を含む給電ユニットと同様の構成を有している。よって、以下では、給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２を含む給電ユニットＰＵの構成について説明するが、かかる構成は、一対の給電体ＰＥ２１及びＰＥ２２を含む給電ユニットの構成としても採用し得る。

図９は、一実施形態の給電ユニットを示す図である。図９では、一対の給電体の長手方向における断面が示されている。図９に示す給電ユニットＰＵは、一対の給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２を含んでいる。これら給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２は、棒状の導体である。給電体ＰＥ１１は、その一端（下端部）及び他端（上端部）を除く領域において、筒状部６０によって囲まれている。筒状部６０は、略円筒形状を有している。また、筒状部６０は、アルミナといった絶縁体から構成されている。この筒状部６０の内孔には、給電体ＰＥ１１が通されている。

一実施形態において、筒状部６０は、上部６０ａ及び下部６０ｂを含んでいる。上部６０ａの内孔の直径は、給電体ＰＥ１１の直径に略一致している。下部６０ｂは、上部６０ａに連続している。下部６０ｂの内孔の直径は、上部６０ａの直径よりも大きくなっている。下部６０ｂの内面は、給電体ＰＥ１１の外周面から離間している。

筒状部６０は、包囲部６４によって囲まれている。この包囲部６４には、筒状部６０が通る貫通孔が形成されており、当該貫通孔内に筒状部６０が通されている。また、包囲部６４は、筒状部６０の外周面に沿って延在しており、当該外周面に接している。この包囲部６４は、アルミニウムといった導電性材料から構成されている。

筒状部６０の下部６０ｂの内孔には、チョーク部７０が収容されている。チョーク部７０は、筒状部６０を伝播するマイクロ波を抑制する機能を有する。チョーク部７０は、導電性材料から構成されており、第１部分７０ａ及び第２部分７０ｂを含んでいる。第１部分７０ａは、給電体ＰＥ１１の外周面から当該給電体ＰＥ１１の長手方向に交差する方向に延在している。例えば、第１部分７０ａは、中央に貫通孔を有する円盤形状を有している。第１部分７０ａの貫通孔を画成する内縁部は、給電体ＰＥ１１に接している。

第２部分７０ｂは、円筒形状を有している。この第２部分７０ｂは、筒状部６０と給電体ＰＥ１１の間において、第１部分７０ａの周縁から下方に延在している。第２部分７０ｂの外周面は筒状部６０の下部６０ｂの内面に接している。また、第２部分７０ｂの内面は、給電体ＰＥ１１の外周面から離間している。この第２部分７０ｂは、大気中のマイクロ波の波長の約１／４の長さを有している。具体的には、第２部分７０ｂは、一端（下端）と第１部分７０ａに接続した他端とを有しており、当該一端と他端との間の距離が、大気中のマイクロ波の波長の約１／４の長さとなっている。

図１０は、チョーク部７０によるマイクロ波抑制の原理を説明するための図である。図１０において、実線で示す矢印は、筒状部６０を伝播するマイクロ波、即ち、入射波ＩＷを示しており、破線で示す矢印は、チョーク部７０が発生させる反射波ＲＷを示している。図１０に示すように、筒状部６０を伝播した入射波ＩＷは、チョーク部７０の第２部分７０ｂと給電体ＰＥ１１の間の空洞内に進み、第１部分７０ａに向かう。第１部分７０ａでは、入射波ＩＷが反射されて、反射波ＲＷが発生する。発生した反射波ＲＷは、入射波ＩＷと逆方向に進行する。ここで、第２部分７０ｂと給電体ＰＥ１１の間は空洞であり、また、第２部分７０ｂの長さは、上述したように、大気中のマイクロ波の波長の約１／４の長さとなっている。したがって、入射波ＩＷと反射波ＲＷとの間には、約半波長の位相差が生じる。よって、入射波ＩＷと反射波ＲＷは干渉する。その結果、入射波ＩＷは減衰するか、又は打ち消される。これにより、筒状部６０を介して伝播するマイクロ波が抑制される。

また、給電体ＰＥ１１と同様に、給電体ＰＥ１２は、その一端（下端部）及び他端（上端部）を除く領域において、筒状部６２によって囲まれている。筒状部６２は、略円筒形状を有している。また、筒状部６２は、アルミナといった絶縁体から構成されている。この筒状部６２の内孔には、給電体ＰＥ１２が通されている。

一実施形態において、筒状部６２も、上部６２ａ及び下部６２ｂを含んでいる。上部６２ａの内孔の直径は、給電体ＰＥ１２の直径に略一致している。下部６２ｂは、上部６２ａに連続している。下部６２ｂの内孔の直径は、上部６２ａの直径よりも大きくなっている。下部６２ｂの内面は給電体ＰＥ１２の外周面から離間している。

筒状部６２は、包囲部６４によって囲まれている。包囲部６４には、筒状部６２が通る貫通孔が更に形成されている。また、包囲部６４は、筒状部６２の外周面に沿って延在しており、当該筒状部６２の外周面に接している。

筒状部６２の下部６２ｂの内孔には、チョーク部７２が設けられている。チョーク部７２は、筒状部６２を伝播するマイクロ波を抑制する機能を有する。チョーク部７２は、導電性材料から構成されており、第１部分７２ａ及び第２部分７２ｂを含んでいる。第１部分７２ａは、給電体ＰＥ１２から当該給電体ＰＥ１２の長手方向に交差する方向に延在している。例えば、第１部分７２ａは、中央に貫通孔を有する円盤形状を有している。第１部分７２ａの貫通孔を画成する内縁部は、給電体ＰＥ１２に接している。

第２部分７２ｂは、円筒形状を有している。この第２部分７２ｂは、筒状部６２と給電体ＰＥ１２の間において、第１部分７２ａの周縁から下方に延在している。第２部分７２ｂの外周面は筒状部６２の下部６２ｂの内面に接している。また、第２部分７２ｂの内面は、給電体ＰＥ１２の外周面から離間している。この第２部分７２ｂは、大気中のマイクロ波の波長の約１／４の長さを有している。具体的に、第２部分７０ｂは、一端と第１部分７２ａに接続した他端とを有しており、当該一端と他端との間の距離が、大気中のマイクロ波の波長の約１／４の長さとなっている。かかるチョーク部７２によっても、チョーク部７０と同様に、筒状部６２を伝播するマイクロ波が抑制される。

なお、上記の一対の給電体ＰＥ１１，ＰＥ１２を静電チャックＥＳＣ内のヒータに接続するためには、これら一対の給電体、筒状部６０，６２、及び包囲部６４を通すための孔を、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣにわたって設ける必要がある。かかる孔は、載置台２０の熱的な特異点を構成する領域となり得る。しかしながら、入射波に対して半波長分の位相差をもった反射波を発生させるためのチョーク部７０，７２の第２部分は、給電体と略平行に延びている。したがって、給電体の長手方向に直交する面内でのチョーク部のサイズは小さいものとなっている。故に、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣにわたって設ける孔の断面積を小さいものとすることができる。よって、載置台２０の熱的な特異点を構成する領域の大きさを小さくすることが可能である。

また、チョーク部は、大気中でのマイクロ波の波長に対して１／４の長さを有するものであり、下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力の波長に対して極めてサイズの小さい構造となっている。なお、高周波バイアス電力の周波数は、数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの帯域内の周波数である。したがって、ヒータとヒータ電源との間のインピーダンスに対するチョーク部の影響は、極めて小さいものとなっている。

さらに、チョーク部の第２部分と給電体との間には、チョーク部の第１部分が介在しているので、第２部分と給電体との間に空洞が確保される。よって、チョーク部の第２部分が給電体に対してある程度傾斜していても、反射波を発生させるための経路を維持することが可能となっている。

以下、プラズマ処理装置１０の給電ユニットＰＵの評価のために行ったシミュレーションについて説明する。また、プラズマ処理装置１０との対比のために評価した参考例のシミュレーションについても説明する。

まず、参考例について説明する。図１１は、参考例の給電ユニットを示す図である。図１１に示すように、参考例においても、一対の給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２は共に、棒状の導体である。参考例では、被覆部１００が、給電体ＰＥ１１及び給電体ＰＥ１２の外周面と平行に延在している。被覆部１００は、アルミナから構成されている。被覆部１００には、給電体ＰＥ１１及び給電体ＰＥ１２それぞれが通る二つの貫通孔１００ａ，１００ｂが形成されている。貫通孔１００ａの一部は縮径部１００ｃによって縮径されており、貫通孔１００ｂの一部も縮径部１００ｄによって縮径されている。縮径部１００ｃは給電体ＰＥ１１の外周面に接しており、縮径部１００ｄは給電体ＰＥ１２の外周面に接している。

本シミュレーションでは、チョーク部の第２部分の長さＬ１（図９参照）、及び、筒状部の６０の比誘電率εをパラメータとして種々に異ならせ、筒状部６０におけるＶＳＷＲ（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ ｒａｔｉｏ）を算出した。ここで、ＶＳＷＲは、以下の式（１）によって表わすことができる。

（１）式において、ρはＶＳＷＲであり、Ｐ_ｒは入射波のパワーであり、Ｐ_ｆは反射波のパワーである。よって、ρが１であることはマイクロ波が抑制されていないことを表わす。また、マイクロ波が抑制されている程度はρの大きさに比例する。

また、マイクロ波の漏れ量、即ち、Ｐ_ｆ−Ｐ_ｒについても評価した。同様に、参考例についても、ＶＳＷＲ、及び、Ｐ_ｆ−Ｐ_ｒを算出した。図１２は、シミュレーション結果を示すグラフである。図１２の（ａ）には、プラズマ処理装置１０の給電ユニットのＶＳＷＲ、及び参考例のＶＳＷＲが示されている。図１２の（ａ）において、ε＝１、ε＝３．２、ε＝１０の凡例で示されているＶＳＷＲは、プラズマ処理装置１０のＶＳＷＲであり、それぞれ、筒状部６０の誘電率が１、３．２、１０の場合のＶＳＷＲである。また、図１２の（ａ）において縦軸は長さＬ１を示しており、縦軸はＶＳＷＲを示している。また、図１２の（ｂ）には、プラズマ処理装置１０の給電ユニットのＰ_ｆ−Ｐ_ｒ、及び参考例のＰ_ｆ−Ｐ_ｒが示されている。また、図１２の（ｂ）において、ε＝１、ε＝３．２、ε＝１０の凡例で示されているＰ_ｆ−Ｐ_ｒは、プラズマ処理装置１０のＰ_ｆ−Ｐ_ｒであり、それぞれ、筒状部６０の誘電率が１、３．２、１０の場合のＰ_ｆ−Ｐ_ｒである。図１２の（ｂ）において、横軸は長さＬ１を示しており、縦軸はＰ_ｆ−Ｐ_ｒを示している。

図１２の（ａ）に示すように、参考例のＶＳＷＲは、「１」である。したがって、参考例では、被覆部１００を介してマイクロ波が漏れ出していることが確認できる。このことは、図１２の（ｂ）の参考例のＰ_ｆ−Ｐ_ｒ、即ちマイクロ波の漏れ量からも、同様に確認できる。一方、図１２の（ａ）に示すように、プラズマ処理装置１０の給電ユニットのチョーク部によれば、チョーク部の第２部分の長さＬ１が大気中でのマイクロ波の波長の約１／４の長さとなっているときに、ＶＳＷＲが大きな値をとることが確認できる。即ち、プラズマ処理装置１０のチョーク部によれば、給電体ＰＥ１１及びＰＥ１２の周囲におけるマイクロ波の漏れが抑制されることが確認できる。このことは、図１２の（ｂ）に示されているプラズマ処理装置１０の給電ユニットのＰ_ｆ−Ｐ_ｒからも同様に確認できる。

以下、載置台システムの別の実施形態について説明する。図１３は、別の実施形態に係る載置台システムにおける給電ユニットとその周囲の構造を示す図である。図１３に示す給電ユニットでは、包囲部６４に代わる包囲部６４Ａが採用されている。包囲部６４Ａは、包囲部６４と略同様の形状を有していが、包囲部６４がフィルタユニットの筐体ＣＡ１に接続しているのに対して、包囲部６４Ａは筐体ＣＡ１から離間している。

上述したように、チョーク部と包囲部６４との間には、誘電体である筒状部（６０又は６２）が介在している。したがって、チョーク部と包囲部６４とは、キャパシタを構成し得る。また、包囲部６４はフィルタユニットの筐体に接続しているので、このキャパシタは、ヒータとヒータ電源との間の配線に容量成分を付加し得る。したがって、包囲部６４が筐体ＣＡ１に導通していると、ヒータとヒータ電源との間のインピーダンスが低下し得る。

一方、包囲部６４Ａは、フィルタユニットの筐体ＣＡ１から離間している。即ち、チョーク部と包囲部６４Ａが構成し得るキャパシタは、フィルタユニットのフィルタからは浮遊している。したがって、包囲部６４Ａによれば、ヒータとヒータ電源との間のインピーダンスの低下の影響が抑制される。

ここで、包囲部６４を用いた場合、包囲部６４Ａを用いた場合、図１１に示した参考例を用いた場合のそれぞれについて、ヒータとヒータ電源との間のインピーダンスの周波数特性をインピーダンスアナライザを用いて求めた実験結果について説明する。本実験では、ヒータとヒータ電源との間に設けられたフィルタユニットのフィルタは、高周波電源ＲＦＧが発生する周波数１３．６５ＭＨｚの高周波電力を阻止するために、１３．６５ＭＨｚにおいて所定のインピーダンスを有するように設定された。なお、図１１に示した参考例では、被覆部１００の周囲に導体が設けられていないので、ヒータ電源とヒータの間のインピーダンスに対してフィルタユニットのフィルタ以外の容量成分は無視できる。即ち、図１１の参考例は、１３．６５ＭＨｚの周波数のインピーダンスに影響を与えない構造である。

図１４は、包囲部６４を用いた場合、包囲部６４Ａを用いた場合、図１１に示した参考例を用いた場合のそれぞれについて、インピーダンスアナライザを用いて求めたヒータとヒータ電源との間のインピーダンスの周波数特性を示している。図１４において、横軸は周波数を示しており、縦軸はインピーダンスを示している。図１４に示すように、包囲部６４を用いた場合のインピーダンスは、周波数１３．６５ＭＨｚにおいて、参考例のインピーダンスよりも若干低いインピーダンスとなっているが、包囲部６４Ａを用いた場合のインピーダンスは、同周波数において、参考例よりも大きなインピーダンスとなっている。このことから、筐体ＣＡ１から包囲部６４Ａを離間させることにより、ヒータとヒータ電源の間のインピーダンスの低下を抑制することが可能となることが確認できる。

なお、図１３に示すように、包囲部６４Ａとフィルタユニットの筐体ＣＡ１との間には、絶縁体８０が設けられていてもよい。具体的に、包囲部６４Ａは、一端（下端）と他端（上端）とを有している。包囲部６４Ａの他端は、当該包囲部６４Ａの一端よりもフィルタユニットの筐体ＣＡ１から離間している。絶縁体８０は、包囲部６４Ａの一端、即ち下端とフィルタユニットの筐体との間に介在する。この絶縁体８０は、アルミナよりも比誘電率の高い材料、例えば、ジルコニアから構成されていてもよい。かかる絶縁体８０を用いることにより、包囲部６４Ａと筐体の間を介したマイクロ波の漏れを抑制することが可能となる。なお、図１３に示した構造は、給電体ＰＥ２１及びＰＥ２２の周囲の構造としても採用することが可能である。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、プラズマ処理装置１０は、マイクロ波を導入するためのアンテナとしてラジアルスロットラインアンテナを備えている。しかしながら、これに限定されることなく、処理ガスをマイクロ波によって励起させることができる任意のプラズマ源を用いることが可能である。

また、上述したプラズマ処理装置１０では、静電チャックＥＳＣ内に二つのヒータＨＣ及びＨＥが設けられているが、静電チャック内に設けられるヒータの個数は二つに限定されるものではなく、二つよりも少ないヒータ又は二つよりも多いヒータが静電チャックＥＳＣ内に設けられていてもよい。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…アンテナ、１８…誘電体窓、３２…マイクロ波発生器、２０Ｓ…載置台システム、２０…載置台、ＬＥ…下部電極、ＲＦＧ…高周波電源、ＥＳＣ…静電チャック、ＨＣ，ＨＥ…ヒータ、ＨＰ１，ＨＰ２…ヒータ電源、ＦＵ１…フィルタユニット、ＦＴ１…フィルタ、ＦＵ２…フィルタユニット、ＦＴ２…フィルタ、ＣＡ１，ＣＡ２…筐体、ＰＵ…給電ユニット、ＰＥ１１，ＰＥ１２，ＰＥ２１，ＰＥ２２…給電体、６０，６２…筒状部、６４…包囲部、７０，７２…チョーク部、７０ａ…第１部分（チョーク部７０）、７０ｂ…第２部分（チョーク部７０）、７２ａ…第１部分（チョーク部７２）、７２ｂ…第２部分（チョーク部７２）、８０…絶縁体、Ｗ…ウエハ。

Claims (14)

1. マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置であって、
   処理容器と、
   前記処理容器内に設けられた載置台であり、下部電極、及び、該下部電極上に設けられた静電チャックを有する該載置台と、
   前記下部電極に電気的に接続された高周波電源と、
   前記静電チャック内に設けられたヒータと、
   前記ヒータに供給される電力を発生するヒータ電源と、
   前記ヒータ電源に接続されたフィルタを有するフィルタユニットと、
   前記フィルタを介して前記ヒータ電源と前記ヒータとを接続する棒状の給電体と、
   前記給電体が通る内孔を画成する絶縁体製の筒状部と、
   前記筒状部を介して伝播するマイクロ波を抑制するチョーク部と、
   を備え、
   前記チョーク部は、導電性であり、
   前記給電体から該給電体の長手方向に交差する方向に延びる第１部分と、
   前記筒状部と前記給電体との間において前記第１部分の周縁から延在する筒状の第２部分と、
   を含む、
   プラズマ処理装置。
2. 前記筒状部の外周に沿って設けられた導電性の包囲部を更に備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記フィルタユニットは、導電性の筐体を備え、
   前記包囲部は、前記筐体から離間している、
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記包囲部は、一端と、該一端よりも前記筐体から離れている他端と、を含み、
   前記包囲部の前記一端と前記筐体との間には、絶縁体が設けられている、
   請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記包囲部の前記一端と前記筐体との間に設けられた前記絶縁体は、ジルコニアから構成されている、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第２部分は、一端と、前記第１部分に接続する他端と、を含み、
   前記一端と前記他端との間の長さは、前記マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
7. マイクロ波によって処理ガスを励起するプラズマ処理装置において静電チャックに設けられたヒータとヒータ電源とをフィルタユニットを介して接続する給電ユニットであって、
   前記フィルタユニットのフィルタと前記ヒータとを接続する棒状の給電体と、
   前記給電体が通る内孔を画成する絶縁体製の筒状部と、
   前記筒状部を介して伝播するマイクロ波を抑制するチョーク部と、
   を備え、
   前記チョーク部は、導電性であり、
   前記給電体から該給電体の長手方向に交差する方向に延びる第１部分と、
   前記筒状部と前記給電体との間において前記第１部分の周縁から延在する筒状の第２部分と、
   を含む、
   給電ユニット。
8. 前記第２部分は、一端と、前記第１部分に接続する他端と、を含み、
   前記一端と前記他端との間の長さは、前記マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである、
   請求項７に記載の給電ユニット。
9. マイクロ波によって処理ガスを励起するプラズマ処理装置用の載置台システムであって、
   下部電極、及び、該下部電極上に設けられた静電チャックを有する該載置台と、
   前記下部電極に電気的に接続された高周波電源と、
   前記静電チャック内に設けられたヒータと、
   前記ヒータに供給される電力を発生するヒータ電源と、
   前記ヒータ電源に接続されたフィルタを有するフィルタユニットと、
   前記フィルタを介して前記ヒータ電源と前記ヒータとを接続する棒状の給電体と、
   前記給電体が通る内孔を画成する絶縁体製の筒状部と、
   前記筒状部を介して伝播するマイクロ波を抑制するチョーク部と、
   を備え、
   前記チョーク部は、導電性であり、
   前記給電体から該給電体の長手方向に交差する方向に延びる第１部分と、
   前記筒状部と前記給電体との間において前記第１部分の周縁から延在する筒状の第２部分と、
   を含む、
   載置台システム。
10. 前記筒状部の外周に沿って設けられた導電性の包囲部を更に備える、請求項９に記載の載置台システム。
11. 前記フィルタユニットは、導電性の筐体を備え、
    前記包囲部は、前記筐体から離間している、
    請求項１０に記載の載置台システム。
12. 前記包囲部は、一端と、該一端よりも前記筐体から離れている他端と、を含み、
    前記包囲部の前記一端と前記筐体との間には、絶縁体が設けられている、
    請求項１１に記載の載置台システム。
13. 前記包囲部の前記一端と前記筐体との間に設けられた前記絶縁体は、ジルコニアから構成されている、請求項１２に記載の載置台システム。
14. 前記第２部分は、一端と、前記第１部分に接続する他端と、を含み、
    前記一端と前記他端との間の長さは、前記マイクロ波の大気中での波長の１／４の長さである、
    請求項９〜１３の何れか一項に記載の載置台システム。

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