JP2019161165A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺導入部の熱膨張によるプラズマ処理の均一性の低下を抑制するとともに、周辺導入部のメンテナンス性を向上させるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、上側壁を有する容器上部と下側壁を有する容器下部とが組み付けられることにより形成された処理容器と、処理容器の容器下部内に設けられた載置台と、少なくとも２つの部材が組み付けられることにより載置台の中心を通る軸線に対して周方向に延びるガス流路がその内部に形成された組立体であり、上側壁と下側壁との間に挟み込まれ、軸線に対して周方向に配列された複数のガス吐出口を提供する周辺導入部と、を備え、周辺導入部と容器上部及び容器下部とは、熱的及び電気的に接続される。【選択図】図１

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

電子デバイスの製造においては、被処理体に対してプラズマエッチングといったプラズマ処理が施される。特許文献１には、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置が記載される。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、マイクロ波によってプラズマを発生させるプラズマ処理装置であり、載置台、中央導入部、及び周辺導入部を有する。載置台は、その上に被処理体を載置する。中央導入部は、載置台の中心を鉛直方向に通る軸線に沿って載置台の上方からガスを導入する。また、周辺導入部は、その内部にガス流路が形成されたリング状の部材からなり、中央導入部のガス吐出口と載置台との間の高さ位置において、側壁に沿って設けられる。周辺導入部には、周方向に配列された複数のガス吐出口が形成される。周辺導入部には、その内部のガス流路と連通する配管が接続される。周辺導入部と配管との接続箇所は、周辺導入部と配管とが分離しないように、固定される。具体的には、周辺導入部のガス導入部と配管先端部とは、処理容器の側壁に固定部材によって固定される。

特開２０１４−０９６５５３号公報

特許文献１に記載されたプラズマ処理装置において、リング状の周辺導入部はプラズマ熱などによって温度上昇する。温度上昇に伴い、リング状の周辺導入部は径方向に熱膨張する。リング状の周辺導入部と配管との接続箇所は固定端となるため、リング状の周辺導入部は、径方向に均等に膨張することができないおそれがある。この場合、載置台の中心を通る軸線とリング状の周辺導入部の中心を通る軸線とがズレるため、ガスの分布に偏りが生じるおそれがある。つまり、被処理体に対するプラズマ処理の均一性が低下するおそれがある。

また、周辺導入部は定期的に清掃する必要がある。特許文献１に記載された周辺導入部は、その内部にガス流路が形成されたリング状の部材であるため、清掃作業が容易ではない。

したがって、プラズマ処理装置には、周辺導入部の熱膨張によるプラズマ処理の均一性の低下を抑制するとともに、周辺導入部のメンテナンス性を向上させることが必要となる。

一側面においては被処理体に対してプラズマ処理を行うための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、及び、周辺導入部を備える。処理容器は、上側壁を有する容器上部と下側壁を有する容器下部とが組み付けられることにより形成される。載置台は、処理容器の容器下部内に設けられる。周辺導入部は、少なくとも２つの部材が組み付けられることにより載置台の中心を通る軸線に対して周方向に延びるガス流路がその内部に形成された組立体である。周辺導入部は、上側壁と下側壁との間に挟み込まれ、軸線に対して周方向に配列された複数のガス吐出口を提供する。周辺導入部と容器上部及び容器下部とは、熱的及び電気的に接続される。

このプラズマ処理装置によれば、周辺導入部は組立体であるため、ガス流路を形成する少なくとも２つの部材の結合を解除してガス流路内部を清掃することができる。さらに、このプラズマ処理装置によれば、リング状の周辺導入部は、上側壁と下側壁との間に挟み込まれることで固定されているため、周方向へ均一に熱膨張することができる。このため、このプラズマ処理装置は、載置台の中心を通る軸線とリング状の周辺導入部の中心を通る軸線との位置ズレを回避することができる。よって、このプラズマ処理装置は、周辺導入部の熱膨張によるプラズマ処理の均一性の低下を抑制することができるとともに、周辺導入部のメンテナンス性を向上させることができる。

一形態においては、少なくとも２つの部材は第１リング部材と第２リング部材とを有し、第１リング部材と第２リング部材とが組み付けられることによりガス流路が形成されてもよい。この場合、このプラズマ処理装置は、第１リング部材と第２リング部材との結合を解除してガス流路内部の全体を開放することができる。よって、このプラズマ処理装置は、メンテナンス性を一層向上させることができる。

一形態においては、容器下部と第２リング部材とは、軸線に沿って延びる第１ピンによって位置決めされ、第２リング部材と第１リング部材と容器上部とは、軸線に沿って延びる第２ピンによって位置決めされてもよい。この場合、このプラズマ処理装置は、第１ピン及び第２ピンによって、容器上部、第１リング部材、第２リング部材及び容器下部の位置決めを行うことができる。

一形態においては、周辺導入部、容器上部及び容器下部は、同一の材料で形成されてもよい。この場合、周辺導入部、容器上部及び容器下部の熱膨張係数が同一となる。よって、このプラズマ処理装置は、処理容器と周辺導入部との熱膨張の差異に起因して載置台の中心を通る軸線とリング状の周辺導入部の中心を通る軸線とがズレることを回避することができる。

一形態においては、周辺導入部、容器上部及び容器下部は、アルミニウムで形成されてもよい。

一形態においては、ガス流路の内壁にはアルミニウムの酸化皮膜が形成され、ガス吐出口はガス流路の横断面の隅部と連通してもよい。アルミニウムの酸化皮膜はアルマイト処理で形成される。アルマイト処理時において、ガス流路の横断面の隅部には空気だまりが形成されやすい。このプラズマ処理装置は、ガス吐出口がガス流路の横断面の隅部に形成されることで、空気だまりが隅部に滞留することを回避することができる。

一形態においては、プラズマ処理装置は、載置台の上方に設けられた中央導入部であり、軸線に沿って載置台に向けてガスを導入する中央導入部と、処理容器内にマイクロ波を導入するためのアンテナと、をさらに備えてもよい。アンテナは、載置台の上方において載置台と対面するように設けられており、かつ、処理容器内の空間に接する誘電体窓を有していてもよい。誘電体窓には軸線に沿って延びる中央導入部のガス吐出口が形成されてもよい。このプラズマ処理装置によれば、中央導入部からもガスを供給することができるとともに、アンテナを用いてプラズマを励起することができる。

以上説明したように、周辺導入部の熱膨張によるプラズマ処理の均一性の低下を抑制するとともに、周辺導入部のメンテナンス性を向上させるプラズマ処理装置が提供される。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 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。 処理容器の一例を示す断面斜視図である。 周辺導入部の一例を示す斜視図である。 周辺導入部の一例を示す分解図である。 周辺導入部及びガス供給ブロックの一例を示す断面斜視図である。 周辺導入部を取り付けた状態の一例を示す断面図である。 周辺導入部を取り付けた状態の一例を示す断面図である。 周辺導入部のガス吐出口の一例を示す部分断面図である。 周辺導入部の組立ての一例を示す断面斜視図である。 周辺導入部の組立ての一例を示す断面斜視図である。 容器上部と周辺導入部との接続を切り離す押しネジ機構の一例を説明する断面図である。

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。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。

［プラズマ処理装置の概要］
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断面図である。図１に示されるプラズマ処理装置１０は、被処理体にプラズマ処理を行うための装置である。プラズマ処理装置は、処理容器１２を備える。処理容器１２は、被処理体を収容するための処理空間Ｓを提供する。被処理体の一例はウエハＷである。

処理容器１２は、上側壁１２ａを有する容器上部１２Ａと下側壁１２ｂを有する容器下部１２Ｂとが組み付けられることにより形成される。容器上部１２Ａと容器下部１２Ｂとの組み付けについては後述する。処理容器１２は、上側壁１２ａと下側壁１２ｂとを含む側壁を有する。処理容器１２は、底部１２ｃ及び天部１２ｄをさらに含み得る。上側壁１２ａ及び下側壁１２ｂは、軸線Ｚが延びる方向に延在する略円筒形状を有する。この軸線Ｚは、例えば、後述する載置台の中心を鉛直方向に通る軸線である。一実施形態においては、上側壁１２ａ及び下側壁１２ｂの中心軸線は、軸線Ｚと一致する。上側壁１２ａ及び下側壁１２ｂの内径は、例えば５４０ｍｍである。

底部１２ｃは、下側壁１２ｂの下端側に設けられる。また、上側壁１２ａの上端部は開口している。上側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられる。誘電体窓１８は、上側壁１２ａの上端部と天部１２ｄとの間に挟持される。この誘電体窓１８と上側壁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。容器上部１２Ａ及び容器下部１２Ｂは、例えば、アルミニウムで形成され得る。

プラズマ処理装置１０は、処理容器１２の容器下部１２Ｂ内に設けられた載置台２０をさらに備える。載置台２０は、誘電体窓１８の下方に設けられる。例えば、誘電体窓１８の下面と載置台２０の上面との間の距離は、２４５ｍｍである。一実施形態においては、載置台２０は、下部電極ＬＥ、及び、静電チャックＥＳＣを含む。

下部電極ＬＥは、第１プレート２２ａ及び第２プレート２２ｂを含む。第１プレート２２ａ及び第２プレート２２ｂはともに、略円盤形状を呈しており、例えば、アルミニウムから構成される。第１プレート２２ａは、筒状の支持部ＳＰ１によって支持される。支持部ＳＰ１は、底部１２ｃから垂直上方に延びる。第２プレート２２ｂは、第１プレート２２ａ上に設けられ、第１プレート２２ａと導通する。

下部電極ＬＥ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に電気的に接続される。高周波電源ＲＦＧは、高周波バイアス電力を下部電極ＬＥに供給する。高周波電源ＲＦＧによって発生される高周波バイアス電力は、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するために適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの周波数を有し得る。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する。この整合器の中には、例えば、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得る。

静電チャックＥＳＣは、第２プレート２２ｂ上に設けられる。静電チャックＥＳＣは、処理空間Ｓ側にウエハＷを載置するための載置領域ＭＲを提供する。載置領域ＭＲは、軸線Ｚに略直交する略円形の領域であり、ウエハＷの直径と略同一の直径又はウエハＷの直径よりも若干小さい直径を有し得る。また、この載置領域ＭＲは、載置台２０の上面を構成しており、当該載置領域ＭＲの中心、即ち、載置台２０の中心は、軸線Ｚ上に位置する。

静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを静電吸着力により保持する。静電チャックＥＳＣは、誘電体内に設けられた吸着用電極を含む。静電チャックＥＳＣの吸着用電極には、直流電源ＤＣＳがスイッチＳＷ及び被覆線ＣＬを介して接続される。静電チャックＥＳＣは、直流電源ＤＣＳ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を吸着して、当該ウエハＷを保持することができる。この静電チャックＥＳＣの径方向外側には、ウエハＷの周囲を環状に囲むフォーカスリングＦＲが設けられる。

第２プレート２２ｂの内部には、環状の流路２４ｇが形成される。この流路２４ｇには、チラーユニットから配管ＰＰ１を介して冷媒が供給される。流路２４ｇに供給された冷媒は、配管ＰＰ３を介してチラーユニットに回収される。さらに、プラズマ処理装置１０では、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが供給管ＰＰ２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。

載置台２０の外周の外側、即ち、載置台２０と下側壁１２ｂとの間には、空間が提供される。この空間は、平面視においては環形状を有する排気路ＶＬとなる。排気路ＶＬの軸線Ｚ方向における中間には、複数の貫通孔が形成された環状のバッフル板２６が設けられる。排気路ＶＬは、排気口２８ｈを提供する排気管２８に接続する。排気管２８は、処理容器１２の底部１２ｃに取り付けられる。この排気管２８には、排気装置３０が接続される。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する。この排気装置３０は、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。また、ウエハＷに対して供給されたガスは、排気装置３０を動作させることにより、ウエハＷの表面に沿って当該ウエハＷのエッジの外側に向けて流れ、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介して排気される。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及び、ＨＥをさらに備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｄ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在する。ヒータＨＳは、上側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在する。ヒータＨＳは、下側壁１２ｂ内にさらに設けられてもよい。ヒータＨＣは、第２プレート２２ｂ内又は静電チャックＥＳＣ内に設けられる。ヒータＨＣは、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る。また、ヒータＨＥは、ヒータＨＣを囲むように環状に延在する。ヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲの外縁部分の下方に設けられる。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、アンテナ１４、同軸導波管１６、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をさらに備え得る。これらアンテナ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は、処理容器内に導入されるガスを励起させるためのプラズマ生成源を構成する。

マイクロ波発生器３２は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。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の上部に接続される。同軸導波管１６は、その中心軸線である軸線Ｚに沿って延在する。

同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含む。外側導体１６ａは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を呈する。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と同軸に設けられる。内側導体１６ｂは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を呈する。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続される。

アンテナ１４は、処理容器１２内にマイクロ波を導入する。このアンテナ１４は、載置台２０の上方において載置台２０と対面するように設けられる。アンテナ１４は、天部１２ｄに形成された開口内に配置される。アンテナ１４は、誘電体板４２、スロット板４４、及び誘電体窓１８を含む。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させる。誘電体板４２は、略円盤形状を呈する。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。この誘電体板４２は、スロット板４４と冷却ジャケット４０の下面との間に挟持される。アンテナ１４の一例は、ラジアルラインスロットアンテナである。

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、円板状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロット板４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置する。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられる。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を含む。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する。これら複数のスロット対４４ｐは、周方向に配列される。図２に示される例では、二つの同心円に沿って、複数のスロット対４４ｐが周方向に配列される。各同心円上では、スロット対４４ｐは、略等間隔で配列される。このスロット板４４は、誘電体窓１８上の上面１８ｕに設けられる。

図３は、誘電体窓の一例を示す平面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。図３及び図４に示されるように、誘電体窓１８は、石英といった誘電体製の略円盤状の部材である。誘電体窓１８の中央には、貫通孔１８ｈが形成される。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であり、下側部分は、後述する中央導入部５０のガス吐出口１８ｉである。誘電体窓１８の中心軸線は、軸線Ｚと一致する。

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である。この下面１８ｂは、種々の形状を画成する。具体的には、下面１８ｂは、ガス吐出口１８ｉを囲む中央領域において、平坦面１８０を画成する。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、環状の第１凹部１８１を画成する。第１凹部１８１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状に窪んでいる。

また、下面１８ｂは、複数の第２凹部１８２を画成する。これら複数の第２凹部１８２は、平坦面１８０から板厚方向内方側に向かって窪んでいる。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する。

図５は、図３に示される誘電体窓上に図２に示される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す。図５に示されるように、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見た場合、径方向外側の同心円に沿って設けられたスロット対４４ｐは、第１凹部１８１と重なる。また、径方向内側の同心円に沿って設けられたスロット対４４ｐのスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１と重なる。さらに、径方向内側の同心円に沿って設けられたスロット対４４ｐのスロット孔４４ａは、複数の第２凹部１８２と重なる。

図１が再び参照される。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は、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の直下においては、比較的薄い板厚を有する部分によって画成された第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。したがって、このプラズマ処理装置１０は、周方向及び径方向に安定して分布するようにプラズマを発生することができる。

一実施形態において、プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０を備える。中央導入部５０は、載置台２０の上方に設けられる。中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って載置台２０に向けてガスを導入する。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、及びガス吐出口１８ｉを含む。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔に通される。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）内まで延在する。この空間１８ｓ内かつ導管５０ａの端部の下方には、インジェクタ５０ｂが収容される。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る。また、誘電体窓１８は、上述したガス吐出口１８ｉを提供する。ガス吐出口１８ｉは、空間１８ｓの下方に連続し、かつ軸線Ｚに沿って延びる。係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からガス吐出口１８ｉを介してガスを吐出する。このように、中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８の直下にガスを吐出する。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。また、中央導入部５０から吐出されたガスは、概ね軸線Ｚに沿ってウエハＷの中央の領域に向けて流れる。

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のガスソースを含む。複数の第１のガスソースは、ウエハＷの処理に必要な各種のガスのソースである。このようなガスは、多結晶シリコン層をエッチングする場合には、ＨＢｒガスといった腐食性ガスを含み得る。また、当該ガスは、Ａｒ、Ｈｅといった希ガス、酸素ガスといった種々のガスを含み得る。第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の流量制御器及び複数の開閉弁を含む。各第１のガスソースは、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１の対応の流量制御器及び開閉弁を介して、中央導入部５０に接続される。

プラズマ処理装置１０は、周辺導入部５２を備える。周辺導入部５２は、上側壁１２ａと下側壁１２ｂとの間に挟み込まれることで、処理容器１２に設けられる。このため、周辺導入部５２は、処理容器１２の側壁の一部を構成する。周辺導入部５２は、高さ方向、即ち軸線Ｚ方向においては中央導入部５０のガス吐出口１８ｉと載置台２０の上面との間に設けられる。

図６は、処理容器の一例を示す断面斜視図である。図６に示されるように、周辺導入部５２は、軸線Ｚに対して周方向に配列された複数のガス吐出口５２ｉを提供する。複数のガス吐出口５２ｉは、処理容器１２の側壁に沿った位置から処理空間Ｓ内にガスを導入する。周辺導入部５２は、複数のガス吐出口５２ｉが形成された環状の管を構成する。周辺導入部５２には、軸線Ｚに対して周方向に延びるガス流路５２ｐがその内部に形成される。周辺導入部５２は、例えば、載置台２０の上面から上方に９０ｍｍの距離で配置される。周辺導入部５２は、例えば、アルミニウムで形成され得る。

複数のガス吐出口５２ｉは、軸線Ｚに近づくにつれて載置台２０の上面から離れるように延びる。換言すると、複数のガス吐出口５２ｉは、処理空間Ｓの中央に向かう成分と軸線Ｚに沿って載置台２０から離れる成分とをもつ方向、即ち、斜め上方に延びる。各ガス吐出口５２ｉの中心線は、軸線Ｚに直交する仮想面を想定した場合、当該仮想面に対して角度をなす。この角度は、３０度以上４５度以下の角度を有し得る。

周辺導入部５２の環状のガス流路５２ｐには、ガス供給ブロック６２及び第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２（図１参照）を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２（図１参照）が接続される。第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第２のガスソースを含む。複数の第２のガスソースは、ウエハＷの処理に必要な各種のガスのソースである。このようなガスは、多結晶シリコン層をエッチングする場合には、ＨＢｒガスといった腐食性ガスを含み得る。また、当該ガスは、Ａｒ、Ｈｅといった希ガス、酸素ガスといった種々のガスを含み得る。第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の流量制御器及び複数の開閉弁を含む。各第２のガスソースは、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２の対応の流量制御器及び開閉弁を介して、周辺導入部５２に接続される。

このプラズマ処理装置１０は、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御でき、また、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入さ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から導入されたガスは、処理空間Ｓ内において、斜め上方に向かって流れ、中央導入部５０から導入されるガスと合流し、或いは、中央導入部５０から導入されるガスの流れに沿って流れる。したがって、載置台２０上に載置されたウエハＷ上では、ガスはウエハＷの中心から当該ウエハＷのエッジに向かう方向に流れる。故に、ウエハＷ上でのガスの滞留が抑制される。その結果、ウエハＷの処理の面内均一性が向上される。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、図１に示されるように、制御部Ｃｎｔをさらに備え得る。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の流量制御器及び開閉弁に制御信号を送出して、中央導入部５０から導入するガス種及びガスの流量を調整することができる。制御部Ｃｎｔは、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２の流量制御器及び開閉弁に制御信号を送出して、周辺導入部５２から導入するガス種及びガスの流量を調整することができる。制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のパワー、高周波バイアス電力のパワー及び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。さらに、制御部Ｃｎｔは、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及びＨＥの温度を調整するために、これらヒータに接続されたヒータ電源に制御信号を送出し得る。

上述したプラズマ処理装置１０を用いて実施されるプラズマ処理方法について説明する。この方法では、最初に、ウエハＷが準備される。具体的には、ウエハＷが載置台２０上に載置され、静電チャックＥＳＣによって吸着される。そして、排気装置３０が作動されることにより、処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。次いで、処理容器１２内に中央導入部５０及び周辺導入部５２からガスが導入される。次いで、処理容器１２内に導入されたガスのプラズマが生成される。このガスのプラズマによってウエハＷが処理される。

［周辺導入部の詳細］
図７は、周辺導入部の一例を示す斜視図である。図８は、周辺導入部の一例を示す分解図である。図９は、周辺導入部及びガス供給ブロックの一例を示す断面斜視図である。図７〜図９に示されるように、周辺導入部５２は、少なくとも２つの部材が組み付けられた組立体である。少なくとも２つの部材は、第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとを有し得る。第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂは、円環状の部材である。第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとが組み付けられることにより、環状の管部材が構成され、その内部にガス流路５２ｐが形成される。一例として、第１リング部材５２ａは、ガス流路５２ｐの径方向内側の内面を画成し、第２リング部材５２ｂは、ガス流路５２ｐの径方向外側の内面を画成する。

より具体的な一例として、第１リング部材５２ａは、第１ベース５２ｍ、第１側部５２ｎ、及び、第１底部５２ｒを有する。第１ベース５２ｍは、リング形状の平らな部分であり、その下面においてガス流路５２ｐの天井を画成する。第１側部５２ｎは、第１ベース５２ｍの内側の端部において下方に向けて立設され、その外面においてガス流路５２ｐの側面を画成する。つまり、第１側部５２ｎは、ガス流路５２ｐの２つの側面のうち軸線Ｚに近い内側面を画成する。第１底部５２ｒは、第１側部５２ｎの下端部から第１ベース５２ｍの外側に向けて立設され、その上面においてガス流路５２ｐの底面を画成する。このように、第１リング部材５２ａは、ガス流路５２ｐの内面のうち、天井、内側面、及び底面を画成する。第１リング部材５２ａは、例えばアルミニウムで形成される。

第２リング部材５２ｂは、一例として、第２ベース５２ｘ及び段差部５２ｙを有する。第２ベース５２ｘは、ガス流路５２ｐよりも厚みのあるリング形状の部分であり、その内側の側面において、ガス流路５２ｐの側面を画成する。つまり、第２ベース５２ｘは、ガス流路５２ｐの２つの側面のうち軸線Ｚから遠い外側面を画成する。段差部５２ｙは、第２リング部材５２ｂの内側の下端部において径方向内側に突出した部分である。第２リング部材５２ｂは、例えばアルミニウムで形成される。

第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとを組み付けることにより、第１リング部材５２ａの第１ベース５２ｍの下面は、第２リング部材５２ｂの第２ベース５２ｘの上面に接した状態で支持される。第１リング部材５２ａの第１底部５２ｒの下面は、第２リング部材５２ｂの段差部５２ｙの上面に支持される。第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとは、組み付けられた状態でネジにより固定される。図中の例では、５本のネジが第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂに設けられたねじ穴に取り付けられる。

第１リング部材５２ａの第１ベース５２ｍの下面と、第２リング部材５２ｂの第２ベース５２ｘの上面との間には、Ｏリングといった封止部材５４ａが設けられてもよい。例えば、封止部材５４ａは、円環状の部材であり、第２ベース５２ｘの上面に形成された円環状の溝に収容される。第１リング部材５２ａの第１底部５２ｒの下面と、第２リング部材５２ｂの段差部５２ｙの上面との間には、Ｏリングといった封止部材５４ｂが設けられてもよい。例えば、封止部材５４ｂは、円環状の部材であり、段差部５２ｙの上面に形成された円環状の溝に収容される。封止部材５４ａ，５４ｂにより、第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとの間の気密性が確保される。

第１リング部材５２ａの第１ベース５２ｍの下面と、第２リング部材５２ｂの第２ベース５２ｘの上面との間には、導電部材５５ａが設けられてもよい。導電部材５５ａは、一例として、薄い金属をらせん状に巻いた円環状の紐状部材である。例えば、導電部材５５ａは、第２ベース５２ｘの上面に形成された円環状の溝に収容される。導電部材５５ａにより、第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとの間の導電性が向上する。

第１リング部材５２ａの第１底部５２ｒの内側下端部には、下方向へ突出したカバー部５２ｋが形成されてもよい。カバー部５２ｋは、組み付け時において、第１リング部材５２ａの第１底部５２ｒの下面と第２リング部材５２ｂの段差部５２ｙの上面との接続面よりも、径方向内側において下方に延在する。カバー部５２ｋは、第１リング部材５２ａの第１底部５２ｒの下面と第２リング部材５２ｂの段差部５２ｙの上面との接続面をプラズマに直接的に面しないようにカバーする。これにより、プラズマやイオンは、カバー部５２ｋと第２リング部材５２ｂとの間に形成された隙間を上昇しなければ接続面に到達することができない。カバー部５２ｋを設けることにより、封止部材５４ｂの寿命が短くなることを抑制することができる。

第２リング部材５２ｂの側面には、固定ブロック５３ａがネジにより固定される。固定ブロック５３ａは、容器上部１２Ａと周辺導入部５２との接続を切り離す押しネジ機構の一部である。詳細については後述する。

第２リング部材５２ｂの側面には、ガス供給ブロック６２を接続するための接続面５２ｅが形成される。接続面５２ｅには、ガス流路５２ｐに連通するガス導入口５２ｇが形成される。ガス供給ブロック６２は、第２リング部材５２ｂの接続面５２ｅにネジによって固定される。ガス供給ブロック６２は、第２のガスソース群ＧＳＧ２（図１参照）から供給されたガスを出力するガス出力口６２ａを有する。ガス供給ブロック６２は、ガス出力口６２ａが第２リング部材５２ｂのガス導入口５２ｇと合わさるように位置決めされて、固定される。ガス供給ブロック６２と第２リング部材５２ｂとの間には、Ｏリングといった封止部材５４ｃが設けられてもよい。例えば、封止部材５４ｃは、円環状の部材であり、ガス出力口６２ａを囲むようにガス供給ブロック６２の接続面に形成された円環状の溝に、収容される。封止部材５４ｃにより、ガス供給ブロック６２と第２リング部材５２ｂとの間の気密性が確保される。第２リング部材５２ｂは、ガス導入口５２ｇとガス流路５２ｐとを接続する中間流路５２ｈを有する。第２のガスソース群ＧＳＧ２から供給されたガスは、ガス供給ブロック６２のガス出力口６２ａ、ガス導入口５２ｇ、中間流路５２ｈを通過して、ガス流路５２ｐへと供給される。

図１０及び図１１は、周辺導入部を取り付けた状態の一例を示す断面図である。図１０は、ガス供給ブロック６２との接続箇所の断面図であり、図１１は、ガス吐出口５２ｉが形成された部分の断面図である。図１０及び図１１に示されるように、周辺導入部５２は、容器上部１２Ａと容器下部１２Ｂとの間に挟み込まれて支持される。

より具体的な一例として、周辺導入部５２は、第１リング部材５２ａの第１ベース５２ｍの上面と容器上部１２Ａの下端部とが接した状態で支持される。第１ベース５２ｍの上面と容器上部１２Ａの下端部との間には、Ｏリングといった封止部材５４ｄが設けられてもよい。例えば、封止部材５４ｄは、円環状の部材であり、第１ベース５２ｍの上面に形成された円環状の溝に収容される。封止部材５４ｄにより、第１リング部材５２ａと容器上部１２Ａとの間の気密性が確保される。第１ベース５２ｍの上面と容器上部１２Ａの下端部との間には、導電部材５５ｄが設けられてもよい。導電部材５５ｄは、一例として、薄い金属をらせん状に巻いた円環状の紐状部材である。例えば、導電部材５５ｄは、第１ベース５２ｍの上面に形成された円環状の溝に収容される。導電部材５５ｄにより、第１リング部材５２ａと容器上部１２Ａとの間の導電性が向上する。

さらに、周辺導入部５２は、第２リング部材５２ｂの第２ベース５２ｘの下面と容器下部１２Ｂの上端部とが接した状態で接続される。第２ベース５２ｘの下面と容器下部１２Ｂの上端部との間には、Ｏリングといった封止部材５４ｅが設けられてもよい。例えば、封止部材５４ｅは、円環状の部材であり、容器下部１２Ｂの上端部に形成された円環状の溝に収容される。封止部材５４ｅにより、第２リング部材５２ｂと容器下部１２Ｂとの間の気密性が確保される。第２ベース５２ｘの下面と容器下部１２Ｂの上端部との間には、導電部材５５ｅが設けられてもよい。導電部材５５ｅは、一例として、薄い金属をらせん状に巻いた円環状の紐状部材である。例えば、導電部材５５ｅは、容器下部１２Ｂの上端部に形成された円環状の溝に収容される。導電部材５５ｅにより、第２リング部材５２ｂと容器下部１２Ｂとの間の導電性が向上する。

このように、周辺導入部５２と容器上部１２Ａ及び容器下部１２Ｂとは、熱的及び電気的に接続される。周辺導入部５２、容器上部１２Ａ、及び、容器下部１２Ｂは、同一の材料で形成されてもよい。

第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂは、プラズマに面する外面が溶射により皮膜されていてもよい。溶射金属の一例は、アルミナや酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）である。また、第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂは、ガス流路５２ｐを画成する外面が耐腐食性材料によって皮膜されていてもよい。耐腐食性材料の一例は、アルミニウムの酸化物である。アルミニウムの酸化皮膜はアルマイト処理で形成される。ガス流路５２ｐの内壁にアルミニウムの酸化皮膜が形成されることにより、ガスによる腐食が抑制される。

また、図１１に示されるように、ガス吐出口５２ｉは、ガス流路５２ｐの横断面の隅部と連通するように形成される。ガス吐出口５２ｉは、ガス流路５２ｐの内側上部から斜め上に向けて開口される。上述したアルマイト処理時においては、電解液内に第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂを投入し、電気分解により酸化皮膜を形成する。このとき、ガス流路の横断面の隅部には空気だまりが形成されやすい。隅部に空気だまりが形成された場合、隅部には酸化皮膜が形成されないことになる。ガス吐出口５２ｉがガス流路５２ｐの横断面の隅部に形成されることで空気が抜けやすくなるため、空気だまりが隅部に滞留することを回避することができる。

図１２は、周辺導入部のガス吐出口の一例を示す部分断面図である。図１２に示されるように、ガス吐出口５２ｉを構成する先端部５２ｊは、面取りされる。一例として、先端部５２ｊの曲率半径Ｒは０．５である。第１リング部材５２ａの外面には、溶射膜５６が形成される。先端部５２ｊが面取りされていることにより、溶射膜５６もガス吐出口５２ｉ近傍で面取りされるように収束する。これにより、溶射膜５６は、はがれにくくなる。第１リング部材５２ａの外面（溶射面）とガス吐出口５２ｉの延在方向とは、垂直に交差する。これにより、先端部５２ｊの面取りは対称的な形状に加工が可能となり、溶射膜５６が形成しやすく、はがれにくい。

図１３及び図１４は、周辺導入部の組立ての一例を示す断面斜視図である。図１３は、組立て中の断面斜視図であり、図１４は組立てが完了した周辺導入部の斜視断面図である。図１３及び図１４に示されるように、周辺導入部５２と容器上部１２Ａ及び容器下部１２Ｂとは、位置決め用のピンにより位置決めされてもよい。

一例として、容器下部１２Ｂの上面には第１ピン５８ｂが設けられる。第２リング部材５２ｂの下面には、第１ピン５８ｂと対応する位置に、第１ピン５８ｂを収容する穴５２ｔが設けられる。容器下部１２Ｂの上面に設けられた第１ピン５８ｂに穴５２ｔが挿入されることにより、第２リング部材５２ｂが容器下部１２Ｂに対して位置決めされる。第１ピン５８ｂは複数用いられてもよい。

一例として、第２リング部材５２ｂの上面には第２ピン５８ａが設けられる。第１リング部材５２ａの下面には、第２ピン５８ａと対応する位置に、第２ピン５８ａを収容する穴５２ｓが設けられる。第２リング部材５２ｂの上面に設けられた第２ピン５８ａに穴５２ｓが挿入されることにより、第１リング部材５２ａが第２リング部材５２ｂに対して位置決めされる。さらに、容器上部１２Ａの下端部には、第２ピン５８ａを収容する穴が設けられる。これにより、容器上部１２Ａが第１リング部材５２ａに対して位置決めされる。第２ピン５８ａは複数用いられてもよい。図８に示される例では、周方向に３つの第２ピン５８ａが設けられる。図８に示されるように、第２ピン５８ａは長さが異なっていてもよい。第２ピン５８ａは、第２リング部材５２ｂに固定されてもよい。第１ピン５８ｂ及び第２ピン５８ａは、例えばステンレスで形成されてもよい。

メンテナンス時などにおいて処理容器１２を開放する際には、周辺導入部５２の第２リング部材５２ｂと容器下部１２Ｂとを切り離す。これにより、容器上部１２Ａ及び周辺導入部５２と、容器下部１２Ｂとに分離され、処理容器１２が開放される。つまり、処理容器１２の開閉時において、容器上部１２Ａと周辺導入部５２とは一体的に動作する。

容器上部１２Ａと周辺導入部５２との間に配置された封止部材５４ｄは、組み付けの圧力やプロセス処理の熱などにより固着することがある。図１５は、容器上部と周辺導入部との接続を切り離す押しネジ機構の一例を説明する断面図である。図１５の（Ａ）は分離前の断面図であり、図１５の（Ｂ）は分離後の断面図である。

図１５の（Ａ）に示されるように、押しネジ機構５３は、固定ブロック５３ａ、支持ブロック５３ｂ及びネジ５３ｃを有する。支持ブロック５３ｂは、固定ブロック５３ａと対向するように、容器上部１２Ａの側方に固定される。支持ブロック５３ｂは、固定ブロック５３ａに向かって延びるネジ穴を有する。ネジ５３ｃは、支持ブロック５３ｂのネジ穴に取り付けられる。ネジ５３ｃは、その先端が固定ブロック５３ａに到達することができる長さを有する。ネジ５３ｃを押し込むことにより、ネジ５３ｃの先端が固定ブロック５３ａに突き当たり、固定ブロック５３ａを押圧する。第１リング部材５２ａ及び第２リング部材５２ｂはネジで固定されているため、押しネジ機構５３を動作させることにより、図１５の（Ｂ）に示されるように、容器上部１２Ａと周辺導入部５２とを分離させることができる。このように、押しネジ機構５３により、封止部材５４ｄにより固着された容器上部１２Ａと周辺導入部５２との接続を容易に解除することができる。

（実施形態のまとめ）
以上説明したプラズマ処理装置１０によれば、周辺導入部５２は組立体であるため、ガス流路５２ｐを形成する少なくとも２つの部材の結合を解除してガス流路５２ｐ内部を清掃することができる。さらに、プラズマ処理装置１０によれば、リング状の周辺導入部５２は、上側壁１２ａと下側壁１２ｂとの間に挟み込まれることで固定されるため、周方向へ均一に熱膨張することができる。このため、プラズマ処理装置１０は、載置台２０の中心を通る軸線Ｚとリング状の周辺導入部５２の中心を通る軸線との位置ズレを回避することができる。よって、このプラズマ処理装置１０は、周辺導入部５２の熱膨張によるプラズマ処理の均一性の低下を抑制することができるとともに、周辺導入部５２のメンテナンス性を向上させることができる。

プラズマ処理装置１０によれば、第１リング部材５２ａと第２リング部材５２ｂとの結合を解除してガス流路５２ｐ内部の全体を開放することができる。よって、プラズマ処理装置１０は、メンテナンス性を一層向上させることができる。

プラズマ処理装置１０によれば、第１ピン５８ｂ及び第２ピン５８ａによって、容器上部１２Ａ、第１リング部材５２ａ、第２リング部材５２ｂ及び容器下部１２Ｂの位置決めを行える。

プラズマ処理装置１０によれば、周辺導入部５２、容器上部１２Ａ及び容器下部１２Ｂを同一の材料で形成することにより、熱膨張係数を同一にすることができる。よって、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２と周辺導入部５２との熱膨張の差異に起因して載置台２０の中心を通る軸線Ｚとリング状の周辺導入部５２の中心を通る軸線とがズレることを回避することができる。

プラズマ処理装置１０によれば、ガス吐出口５２ｉがガス流路５２ｐの横断面の隅部に形成されることで、空気だまりが隅部に滞留することを回避することができる。これにより、アルマイト処理を均一に行える。

本開示は、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、プラズマ源としてマイクロ波を利用してガスを励起させる装置に限定されない。プラズマ処理装置は、任意のプラズマ源を有し得る。例えば、プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であってもよく、誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２Ａ…容器上部、１２Ｂ…容器下部、１２ａ…上側壁、１２ｂ…下側壁、１４…アンテナ、１８…誘電体窓、２０…載置台、ＥＳＣ…静電チャック、ＬＥ…下部電極、３０…排気装置、３２…マイクロ波発生器、５０…中央導入部、１８ｉ…ガス吐出口、５２…周辺導入部、５２ａ…第１リング部材、５２ｂ…第２リング部材、５８ａ…第２ピン、５８ｂ…第１ピン、５２ｐ…ガス流路、５２ｉ…ガス吐出口、ＶＬ…排気路、Ｚ…軸線。

Claims (7)

1. 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、
   上側壁を有する容器上部と下側壁を有する容器下部とが組み付けられることにより形成された処理容器と、
   前記処理容器の前記容器下部内に設けられた載置台と、
   少なくとも２つの部材が組み付けられることにより前記載置台の中心を通る軸線に対して周方向に延びるガス流路がその内部に形成された組立体であり、前記上側壁と前記下側壁との間に挟み込まれ、前記軸線に対して周方向に配列された複数のガス吐出口を提供する周辺導入部と、
   を備え、
   前記周辺導入部と前記容器上部及び前記容器下部とは、熱的及び電気的に接続される、
   プラズマ処理装置。
2. 前記少なくとも２つの部材は第１リング部材と第２リング部材とを有し、前記第１リング部材と前記第２リング部材とが組み付けられることにより前記ガス流路が形成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記容器下部と前記第２リング部材とは、前記軸線に沿って延びる第１ピンによって位置決めされ、
   前記第２リング部材と前記第１リング部材と前記容器上部とは、前記軸線に沿って延びる第２ピンによって位置決めされる、
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記周辺導入部、前記容器上部及び前記容器下部は、同一の材料で形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記周辺導入部、前記容器上部及び前記容器下部は、アルミニウムで形成される、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記ガス流路の内壁にはアルミニウムの酸化皮膜が形成され、
   前記ガス吐出口は前記ガス流路の横断面の隅部と連通する、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記載置台の上方に設けられた中央導入部であり、前記軸線に沿って前記載置台に向けてガスを導入する中央導入部と、
   前記処理容器内にマイクロ波を導入するためのアンテナと、
   をさらに備え、
   前記アンテナは、前記載置台の上方において前記載置台と対面するように設けられており、かつ、前記処理容器内の空間に接する誘電体窓を有し、
   前記誘電体窓には前記軸線に沿って延びる前記中央導入部のガス吐出口が形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

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