JP2022067466A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極又はその周辺の温度の測定精度を高める。【解決手段】処理室と、前記処理室内に配置され、基板を載置する載置台１４と、前記載置台１４に対向する上部電極と、前記上部電極の温度を調整する部材と、前記上部電極の温度を調整する部材の内部に設けられ、前記上部電極の温度を測定する第１のセンサ１００と、前記上部電極と前記第１のセンサ１００との間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の第１のシート部材１４０と、を有するプラズマ処理装置が提供される。【選択図】図３

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１は、上部電極に温度センサを設け、上部電極の温度を測定することを提案している。

国際公開第２０１８／１０１０６５号

ところで、近年のプロセスではプロセス条件によりプロセス中の温度を安定して測定することができない場合がある。本開示は、上部電極又はその周辺の温度の測定精度を高めることができる技術を提供する。

本開示の一の態様によれば、処理室と、前記処理室内に配置され、基板を載置する載置台と、前記載置台に対向する上部電極と、前記上部電極の温度を調整する部材と、前記上部電極の温度を調整する部材の内部に設けられ、前記上部電極の温度を測定する第１のセンサと、前記上部電極と前記第１のセンサとの間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の第１のシート部材と、を有するプラズマ処理装置が提供される。

一の側面によれば、上部電極又はその周辺の温度の測定精度を高めることができる。

実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。 温度測定の課題と実施形態に係る温度の測定結果の一例を示す図である。 実施形態に係る上部電極及びその周辺の構造の一例を示す図である。 実施形態に係る温度センサの一例を示す図である。 実施形態に係る温度センサの他の例を示す図である。 実施形態に係るシート部材によるシールド効果を説明するための図である。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［プラズマ処理装置］
まず、実施形態に係るプラズマ処理装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１の一例を示す断面模式図である。図１のプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。

プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を有する。チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成され、内部空間１０ｓは基板に所望のプラズマ処理を施す処理室となっている。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐食性を有する膜が設けられている。耐食性を有する膜は、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化イットリウムといったセラミックスから形成され、陽極酸化処理された酸化膜であり得る。

チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３上には、基板の周囲を囲むエッジリング２５（フォーカスリングとも呼ばれる）が設けられている。エッジリング２５は、略円筒形状を有し、シリコン等で形成されてもよい。

プラズマ処理装置１は、載置台１４を更に備えている。載置台１４は、支持部１３によって支持されている。載置台１４は、処理室内に配置され、基板Ｗを載置する。

載置台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。載置台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。下部電極１８の外周面及び電極プレート１６の外周面は、支持部１３によって囲まれている。

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の吸着電極２０ａは、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。直流電源２０ｐからの電圧が電極に印加されると、静電引力により基板Ｗが静電チャック２０に保持される。静電チャック２０は、基板Ｗ及びエッジリング２５を支持する。

下部電極１８の内部には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニットから配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニットに戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。

プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの下面との間に供給する。

プラズマ処理装置１は、載置台１４に対向する上部電極３０を備える。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を有する。上部電極３０は、環状部材２２０を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。環状部材２２０は、円環状であり、導電性を有する材料から形成されている。上部電極３０及び環状部材２２０は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。

天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、接地されている。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

ガス供給管３８には、ガスソース群４０、流量制御器群４４及びバルブ群４２を含むガス供給部ＧＳが接続されている。ガスソース群４０は、流量制御器群４４及びバルブ群４２を介して、ガス供給管３８に接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、流量制御器群４４の対応の流量制御器及びバルブ群４２の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。

プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物等の反応生成物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐食性を有する膜は、アルミナ又は酸化イットリウムといった酸化膜であり得る。

支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐食性を有する膜は、アルミナ又は酸化イットリウムといった酸化膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５１が接続されている。排気装置５１は、例えばターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。

プラズマ処理装置１は、プラズマ生成用の高周波ＨＦの電力を印加する第１高周波電源６２を備えている。第１高周波電源６２は、チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するために、高周波ＨＦの電力を発生するように構成されている。高周波ＨＦの周波数は、例えば２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。

第１高周波電源６２は、整合器６６を介して電極プレート１６に電気的に接続されている。整合器６６は、整合回路を有している。整合器６６の整合回路は、第１高周波電源６２の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第１高周波電源６２の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。別の実施形態では、第１高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。

プラズマ処理装置１は、イオン引き込み用の高周波ＬＦの電力を印加する第２高周波電源６４を更に備え得る。第２高周波電源６４は、高周波ＬＦの電力を発生するように構成されている。高周波ＬＦは、主としてイオンを基板Ｗに引き込むことに適した周波数を有し、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。或いは、高周波ＬＦは、矩形の波形を有するパルス状の電圧であってもよい。

第２高周波電源６４は、整合器６８を介して電極プレート１６に電気的に接続されている。整合器６８は、整合回路を有している。整合器６８の整合回路は、第２高周波電源６４の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第２高周波電源６４の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。

係る構成のプラズマ処理装置１において、チャンバ１０（チャンバ本体１２）の中心軸を軸Ａｘとしたとき、載置台１４、エッジリング２５、上部電極３０（天板３４、支持体３６）及び環状部材２２０の中心軸は、軸Ａｘに略一致する。

上部電極３０には、上部電極３０の温度を測定する第１のセンサ１００が取り付けられている。第１のセンサ１００は、支持体３６の内部に設けられ、支持体３６と天板３４との間に設けられた第１のシート部材１４０にその先端が当接し、上部電極３０の温度を測定する。

第１のセンサ１００は、１つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、第１のセンサ１００は、軸Ａｘを中心として円周方向に複数設けることができる。例えば、第１のセンサ１００を、軸Ａｘを中心として円周方向に３つ配置した場合、上部電極３０の３か所の温度を測定できる。これにより、３つの温度の測定結果に基づき上部電極３０の温度の測定精度を高めることができる。また、３つの測定値の差分が許容範囲を超える場合に上部電極３０の取り付けミスを判定できる。

上部電極３０の周囲には、接地電位である接地電極２１０が設けられている。上部電極３０及び接地電極２１０は、導電性のある部材により形成されている。上部電極３０と接地電極２１０との間には、絶縁部材２３０が設けられ、上部電極３０と接地電極２１０との間を絶縁している。絶縁部材２３０はシート状であってもよい。

環状部材２２０には、接地電極２１０の温度を測定する第２のセンサ２００が取り付けられている。第２のセンサ２００は、環状部材２２０の内部に設けられ、環状部材２２０と接地電極２１０との間に設けられた第２のシート部材２４０にその先端が当接し、接地電極２１０の温度を測定する。

第２のセンサ２００は、１つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、第２のセンサ２００は、軸Ａｘを中心として円周方向に複数設けることができる。例えば、第２のセンサ２００を、軸Ａｘを中心として円周方向に３つ配置した場合、接地電極２１０の３か所の温度を測定できる。これにより、３つの温度の測定結果に基づき接地電極２１０の温度の測定精度を高めることができる。また、３つの測定値の差分が許容範囲を超える場合に接地電極２１０の取り付けミスを判定できる。

第１高周波電源６２から出力した高周波ＨＦの電力は、上部電極３０よりも載置台１４に印加することが好ましい。これによれば、高パワーの高周波ＨＦの電力を上部電極３０に印加しないことにより、第１のセンサ１００及び／又は第２のセンサ２００にて上部電極３０の温度を測定する際、測定精度を高めることができる。

プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、種々のプロセス、例えばプラズマ処理方法がプラズマ処理装置１で実行される。

次に、図２（ａ）を参照して、上部電極３０の温度測定の課題について説明する。図２（ａ）は、上部電極３０の温度測定の課題を示す図であり、図２（ｂ）は、実施形態に係る第１のセンサ１００及び／又は第２のセンサ２００による温度の測定結果の一例を示す図である。

本実施形態に係るプラズマ処理装置１には、図１に示す第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０が設けられているが、従来のプラズマ処理装置の場合には、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０が設けられていない。よって、従来のプラズマ処理装置の場合、上部電極３０の下方にて生成されるプラズマが上部電極３０及び接地電極２１０の隙間に進入し、その隙間にてＲＦ放電が発生すると、第１のセンサ１００及び第２のセンサ２００は、直接その空間放電の影響を受ける。この結果、各センサがプロセス中の温度を安定して測定することができない場合が生じ、測定精度が低下することがある。

特に、近年、ＨＡＲＣ（High Aspect Ratio Contact）等のプロセスでは、プラズマ処理装置に印加する高周波ＲＦ（ＨＦ、ＬＦ）のパワーが大きくなり、かつ基板Ｗの処理時間が長くなる傾向にある。この結果、図２（ａ）に示すように、高周波ＲＦを印加した瞬間（ＲＦ ＯＮの立ち上がり）、第１のセンサ１００及び第２のセンサ２００によって測定した温度Ｔは、急に高い値を取る（図２（ａ）のＡ）。その後も、高周波ＲＦを印加している間（ＲＦ ＯＮの間）、第１のセンサ１００及び第２のセンサ２００によって測定される温度は、予め設定された温度の到達安定制御範囲を超え、不安定な状態となる（図２（ａ）のＢ）。このように、上部電極３０及び接地電極２１０の温度は、高周波ＲＦの高パワー化等により上部電極３０の近傍や内部で空間放電が発生し易くなっている結果、測定値にノイズが入り、安定化し難くなっている。

そこで、基板Ｗ毎の処理室内のコンディションを維持し、上部電極３０及びその周辺の温度を測定するときの環境をより安定化させ、温度の測定結果に基づき、プロセスの制御を適切に行うことが求められている。

係る目的を達成するために、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０が設けられる。以下では、図３を参照しながら、実施形態に係る上部電極３０及びその周辺の構造についてさらに詳しく説明する。

第１のシート部材１４０は、上部電極３０（天板３４）と第１のセンサ１００との間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の高容量材料から形成されている。これにより、第１のセンサ１００の先端は、直接、天板３４に接触しない。第１のシート部材１４０は、天板３４と支持体３６の間の電位差を小さくし、プラズマ放電を抑制し、高周波電流が直接各センサに流れることを抑制し、高周波電流によるノイズを概ね除去する。この結果、第１のセンサ１００により温度を測定するときの環境が安定化し、温度の測定精度を向上させることができる。

第１のシート部材１４０は、耐電圧を持つ特性を有する部材により形成される。例えば、第１のシート部材１４０がフッ素含有材料の場合、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の高容量材料から形成されることが好ましい。第１のシート部材１４０がシリコン含有材料の場合、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が４．０以上の高容量材料から形成されることが好ましい。

第２のシート部材２４０は、接地電極２１０と第２のセンサ２００との間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の高容量材料から形成されている。第２のシート部材２４０の作用及び効果については、第１のシート部材１４０の作用及び効果と同様である。

第２のシート部材２４０は、耐電圧を持つ特性を有する部材により形成される。例えば、第２のシート部材２４０がフッ素含有材料の場合、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の高容量材料から形成されることが好ましい。第２のシート部材２４０がシリコン含有材料の場合、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が４．０以上の高容量材料から形成されることが好ましい。

支持体３６には、流路３７が形成されている。また、支持体３６には、ヒータ３９が埋め込まれている。流路３７には、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニットから熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。熱交換媒体は流路３７を循環し、チラーユニットに戻される。プラズマ処理装置１では、天板３４の温度が、流路３７に供給される熱交換媒体及びヒータ３９と、天板３４との熱交換により調整される。

環状部材２２０には、ヒータ２５０が埋め込まれている。接地電極２１０の温度は、ヒータ２５０による加熱により調整される。さらに、環状部材２２０には、流路が形成されてもよい。これにより、接地電極２１０の温度が調整される。

支持体３６及び環状部材２２０は、いずれも導電性部材から形成される。本実施形態では、支持体３６及び環状部材２２０は別体であるが、一体であってもよい。支持体３６は、上部電極３０の温度を調整する部材の一例である。環状部材２２０は、接地電極２１０の温度を調整する部材の一例である。

第１のセンサ１００及び第２のセンサ２００により測定された上部電極３０の温度及び接地電極２１０の温度は、制御部８０に送信される。制御部８０は、測定された上部電極３０の温度及び接地電極２１０の温度に基づき、上部電極３０の温度及び接地電極２１０の温度が目標温度に調整されるようにヒータ３９、２５０の加熱温度及び流路３７に供給する熱交換媒体の温度を制御する。

［温度センサ］
次に、本実施形態に係る温度センサについて、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る温度センサの一例を示す図である。図４では、温度センサの一例として、第１のセンサ１００を例に挙げてその構成を説明する。第２のセンサ２００は、第１のセンサ１００と同一の構成であるため、説明を省略する。

第１のセンサ１００は、センサ素子１１０、シールド部材１３０、リング状部材１２０、及びシールドケーブル１０１を有する。センサ素子１１０は、筒状のシールド部材１３０で囲まれている。シールド部材１３０は、導電性材料により形成され、接地電位である。センサ素子１１０は、白金により形成され、内部にて導体のシールドケーブル１０１と接続される。導体のシールドケーブル１０１は、センサ素子１１０の内部に挿入されてもよい。

シールド部材１３０の先端は、本体部よりも小径化し、支持体３６に形成された凹部に挿入されている。センサ素子１１０は、シールド部材１３０の基端（本体部）で太く、先端で細くなり、シールド部材１３０の先端の穴を貫通し、支持体３６に形成された貫通する穴を通って、第１のシート部材１４０に当接する。

上部電極３０内にプラズマが進入すると、内部空間にて、高周波ＨＦ、ＬＦによる放電（ＲＦ放電）が生じる場合がある。上部電極３０の内部空間では、パッシェンの法則に従い、所望の圧力及び所望の距離の空間において放電が生じる。放電を、センサ素子１１０が直接受けてしまうとセンサ素子１１０が測定した温度の測定値にノイズが生じ、温度の測定精度が低下する。このため、これを回避するために、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の高容量材料の第１のシート部材１４０を、第１のセンサ１００と天板３４との間に設ける。これにより、第１のシート部材１４０によって高周波電流を減衰させる。この第１のシート部材１４０のシールド効果により、第１のセンサ１００は、直接、放電の影響を受けない。これにより、上部電極３０の温度を測定する際の外乱を減らし、温度の測定精度を高めることができる。

また、第１のセンサ１００内では、センサ素子１１０だけでなく、シールド部材１３０側でも放電が生じる。しかし、シールド部材１３０は導電性材料で形成されており、接地電位であるため、シールド部材１３０を流れる高周波電流をグランドに流すことで放電の影響を抑えることができる。

さらに、センサ素子１１０とシールド部材１３０との間には、これらの部材間の隙間を封止するリング状部材１２０が配置されている。リング状部材１２０は、シリコン含有構造体又はカーボン含有構造体であり得る。

リング状部材１２０は、例えば導電性を有する樹脂で形成されてもよい。センサ素子１１０とシールド部材１３０との間に高周波電流が入り込むと、センサ素子１１０とシールド部材１３０との間で放電が生じる可能性がある。そうすると、前述したようにセンサ素子１１０による温度の測定値にノイズが生じ、温度の測定精度が低下する。よって、これを回避するために、リング状部材１２０により高周波電流の伝播を遮蔽する。

図５は、実施形態に係る温度センサの他の例を示す図である。ここでも、第１のセンサ１００を例に挙げて説明するが、第２のセンサ２００についても同様に図５の構成を有してもよい。

図５の第１のセンサ１００が図４の第１のセンサ１００と異なる点は、図５の第１のセンサ１００では、シールド部材１３０が、内部にラビリンス構造を有する点である。図５の例では、シールド部材１３０の内壁及びセンサ素子１１０の外壁の少なくともいずれかに凹凸を設けることで、シールド部材１３０の内部がラビリンス構造となっている。これにより、パッシェンの法則に基づき、シールド部材１３０の内部にて空間放電が生じにくい条件にすることで、放電による温度の測定精度の低下を更に抑制できる。第１のセンサ１００のその他の構成については、図４と同じであるため。

［シールド効果］
第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０によるシールド効果について、図６を参照しながら説明する。図６は、実施形態に係る第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０によるシールド効果を説明するための図である。

図６（ａ）の横軸は、図４及び図５に示すセンサ素子１１０が貫通する穴の直径（φＤ）ｍｍを示し、縦軸は、減衰量（Ａ）ｄＢを示す。図６（ｂ）の横軸は、図４及び図５に示すセンサ素子１１０が貫通する穴の長さ（ｔ）ｍｍを示し、縦軸は、減衰量（Ａ）ｄＢを示す。

減衰量Ａは、式（１）によって示される。

式（１）において、α及びβは定数、λは、高周波ＨＦ又は高周波ＬＦの波長を示す。減衰量Ａは、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０のシールド効果、つまり、高周波電流を遮断する効果の指標である。減衰量Ａが大きい程、高周波電流を遮断する効果が高い。

高周波ＨＦの周波数が４０ＭＨｚのとき、波長λは約７．５ｍとなり、高周波ＬＦの周波数が４００ｋＨｚのとき、波長λは約７５０ｍとなる。式（１）から、高周波ＨＦの波長を式（１）のλに代入した場合に算出される減衰量Ａは、高周波ＬＦの波長を式（１）のλに代入した場合に算出される減衰量Ａよりも小さくなる。

よって、ここでは、高周波ＨＦ、ＬＦのうち、シールド効果（減衰量Ａ）の値が小さくなる、より厳しい条件の高周波ＨＦの波長λを使用して、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０の減衰量Ａを算出し、シールド効果の指標として使用する。

図６（ａ）に示す減衰量Ａが予め定められた閾値Ｓ１よりも大きくなれば、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０のシールド効果によりＲＦ放電を遮断できる。つまり、閾値Ｓ１は、ＲＦ放電を遮断できる減衰量Ａを示している。よって、減衰量Ａが閾値Ｓ１よりも大きくなるように穴の直径（φＤ）を設計する。

また、図６（ｂ）に示す減衰量Ａが予め定められた閾値Ｓ１よりも大きくなれば、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０のシールド効果によりＲＦ放電を遮断できる。よって、減衰量Ａが閾値Ｓ１よりも大きくなるように穴の長さ（ｔ）を設計する。穴の直径φＤ及び穴の長さｔの両方が閾値Ｓ１を超えることが好ましい。これにより、第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０により放電を遮断できる。

第１のシート部材１４０及び第２のシート部材２４０を設けた場合の、第１のセンサ１００及び／又は第２のセンサ２００による温度の測定結果を、図２（ｂ）に示す。このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、高周波ＲＦを印加している間（ＲＦ ＯＮ）、第１のセンサ１００（及び第２のセンサ２００）によって測定した温度Ｔは、到達安定制御範囲内であり安定している（図２（ｂ）のＣ）。このように、本実施形態に係る上部電極３０及びその周辺の構成によれば、上部電極３０の温度の測定精度を向上させることができる。

今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、プラズマ処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、プラズマ処理装置は、基板に所定の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理等）を施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。

本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

１ プラズマ処理装置
１０ チャンバ
１４ 載置台
３０ 上部電極
３４ 天板
３６ 支持体
３７ 流路
３９ ヒータ
６２ 第１高周波電源
６４ 第２高周波電源
８０ 制御部
１００ 第１のセンサ
１３０ シールド部材
１４０ 第１のシート部材
２００ 第２のセンサ
２１０ 接地電極
２２０ 環状部材
２４０ 第２のシート部材
２５０ ヒータ

Claims (8)

1. 処理室と、
   前記処理室内に配置され、基板を載置する載置台と、
   前記載置台に対向する上部電極と、
   前記上部電極の温度を調整する部材と、
   前記上部電極の温度を調整する部材の内部に設けられ、前記上部電極の温度を測定する第１のセンサと、
   前記上部電極と前記第１のセンサとの間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の第１のシート部材と、
   を有するプラズマ処理装置。
2. 前記上部電極の周囲に配置され、接地電位である接地電極と、
   前記接地電極の温度を調整する部材と、
   前記接地電極の温度を調整する部材の内部に設けられ、前記接地電極の温度を測定する第２のセンサと、
   前記接地電極と前記第２のセンサとの間に配置され、周波数が１ＭＨｚにおける比誘電率が２．４以上の第２のシート部材と、を有する、
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１のセンサ及び／又は前記第２のセンサは、導体のシールド部材で囲まれている、
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記シールド部材は、内部にラビリンス構造を有する、
   請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記シールド部材は、接地電位である、
   請求項３又は４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１のセンサ及び／又は前記第２のセンサと、前記シールド部材との隙間を封止する導電性のリング状部材を有する、
   請求項３～５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記上部電極の温度を調整する部材に形成された前記第１のセンサの先端部が貫通する穴、及び／又は前記接地電極の温度を調整する部材に形成された前記第２のセンサの先端部が貫通する穴の直径φＤと、前記穴の長さｔとは、式（１）から算出される減衰量Ａが予め設定された閾値以上になるように設計されている、
   

   

   請求項２～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記第１のセンサ及び／又は前記第２のセンサは、円周方向に複数配置される、
   請求項２～７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

Images