JP7803003B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

特許文献１には、基板にプラズマ処理を施す処理室と、処理室と連通する排気室と、複数の第１の通気穴を有し、処理室と排気室とを仕切る排気板と、排気室内に配される排気調整板と、を備える基板処理装置が開示されている。特許文献１に記載の基板処理装置によれば、前記排気調整板は、複数の第２の通気穴を有し、前記排気板と互いに平行に接触可能であるとともに、前記排気板から離間可能に構成されている。

特開２０１２－１５４５１号公報

本開示にかかる技術は、処理チャンバの内部圧力を短時間で制御可能なプラズマ処理装置を提供する。

本開示の一態様は、プラズマ処理装置であって、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、前記環状バッフルプレートの下方において、前記基板支持部の側壁に内端が固定して配置される第１環状プレートと、前記第１環状プレートの下方に配置される可動構造体であり、前記プラズマ処理チャンバの側壁に沿って縦方向に配置され、当該プラズマ処理チャンバの側壁との間で間隙を形成する円筒状壁体と、前記円筒状壁体の内壁上端に配置され、前記第１環状プレートの一部と縦方向に重複して環状重複部分を形成する第２環状プレートと、を有する可動構造体と、前記可動構造体を縦方向に移動させるアクチュエータと、を備える。

本開示によれば、処理チャンバの内部圧力を短時間で制御可能なプラズマ処理装置を提供できる。

プラズマ処理システムの構成を模式的に示す概略図である。 プラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す縦断面図である。 排気システムの要部の構成例を拡大して示す要部拡大図である。 第２圧力調整機構の構成例の概略を示す斜視断面図である。 第２圧力調整機構の配置例を示す平面図である。 第２圧力調整機構における離隔とプラズマ処理チャンバの内部圧力の関係の一例を示す説明図である。 第２圧力調整機構の変形例を示す要部拡大図である。 第２圧力調整機構の変形例を示す斜視断面図である。 第２圧力調整機構の変形例を示す要部拡大図である。 第２圧力調整機構の変形例を示す要部拡大図である。 本開示に係る技術の実施例の結果を示す説明図である。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体基板（以下、単に「基板」という。）に対して処理ガスを供給し、当該基板にエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。これらプラズマ処理は、内部を減圧雰囲気に制御可能な処理チャンバを有するプラズマ処理装置において行われる。該プラズマ処理装置においては、基板に対するプラズマ処理を適切に行うため、処理チャンバの内部圧力を精密に制御することが重要になる。

上述した特許文献１には、処理室（処理チャンバ）の内部圧力を精密に制御するため、該処理室と排気室を仕切る排気板と、該排気板と互いに接触可能であるとともに、該排気板から離間可能に構成された排気調整板と、を備える基板処理装置（プラズマ処理装置）が開示されている。該排気板と排気調整板には、厚み方向に貫通して形成される複数の通気穴がそれぞれ形成されている。そして特許文献１に記載の基板処理装置は、排気板に対する排気調整板の位置を調整することで、比較的低圧や比較的高圧における細やかな圧力調整が可能に構成されている。

ところで、近年の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、基板表面に形成されるパターンの微細化の要求に伴い、処理チャンバの内部圧力を短時間で調整することが求められている。しかしながら、プラズマ処理が行われる処理チャンバは、例えばプラズマガスや大容量の電源が必要になることから容量が大きくなり、短時間での圧力調整が困難である場合がある。特に、プラズマ処理装置が誘導結合型（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）のプラズマ生成部を有する場合、処理チャンバの容量が大きくなることが一般的であり、該処理チャンバの内部圧力を短時間で調整することは重要な課題であった。

本開示に係る技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、処理チャンバの内部圧力を短時間で制御可能なプラズマ処理装置を提供する。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置を備えるプラズマ処理システム、及び一実施形態にかかるプラズマ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。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要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜プラズマ処理システムの構成＞
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、プラズマ処理システムの構成の概略を示す説明図である。

一実施形態において、プラズマ処理システムは、図１に示すようにプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。

プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。また、上記記憶媒体は、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。

＜プラズマ処理装置の構成＞
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての誘導結合型のプラズマ処理装置（ＩＣＰ）の構成例について説明する。図２は、プラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。

誘導結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０、排気システム４０及び圧力検出器５０を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１、ガス導入部及びアンテナ１４を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。アンテナ１４は、プラズマ処理チャンバ１０の上、又は上方（すなわち誘電体窓１０１の上、又は上方）に配置される。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。なお、プラズマ処理チャンバ１０の容積は、一例において５０Ｌ以上である。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

一実施形態において、本体部１１１は、図示しない基台及び図示しない静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材はバイアス電極として機能し得る。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックは、図示しない静電電極を含む。静電チャックは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、静電チャックは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャックを囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャックと環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が静電チャック内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がバイアス電極として機能する。なお、基台の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数のバイアス電極として機能してもよい。また、静電電極がバイアス電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つのバイアス電極を含む。

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路が基台内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面との間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

ガス導入部は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに導入するように構成される。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部（ＣＧＩ：Ｃｅｎｔｅｒ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）１３を含む。中央ガス注入部１３は、基板支持部１１の上方に配置され、誘電体窓１０１に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス流路１３ｂ、及び少なくとも１つのガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス流路１３ｂを通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓに導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部１３に加えて又はその代わりに、側壁１０２に形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してガス導入部に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つのバイアス電極及びアンテナ１４に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つのバイアス電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してアンテナ１４に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、アンテナ１４に供給される。

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つのバイアス電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つのバイアス電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、バイアスＤＣ生成部３２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つのバイアス電極に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つのバイアス電極に印加される。

種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号は、パルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つのバイアス電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部がバイアスＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つのバイアス電極との間に接続される。従って、バイアスＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、バイアスＤＣ生成部３２ａは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

アンテナ１４は、１又は複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ１４は、同軸上に配置された外側コイル及び内側コイルを含んでもよい。この場合、ＲＦ電源３１は、外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイル及び内側コイルのうちいずれか一方に接続されてもよい。前者の場合、同一のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、別個のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルに別々に接続されてもよい。

排気システム４０は、平面視において基板支持部１１の周囲に形成された排気経路１０ｅ、及び、プラズマ処理チャンバ１０の底面に形成されたガス排出口１０ｆを介してプラズマ処理チャンバ１０（プラズマ処理空間１０ｓ）の内部を排気、減圧する。排気システム４０は、プラズマ処理空間１０ｓと排気経路１０ｅとの間を区画する環状バッフルプレート４１、駆動機構４２ａの動作によりガス排出口１０ｆを開閉する第１圧力調整機構４２、及び該第１圧力調整機構４２を介してプラズマ処理空間１０ｓの内部を排気する排気機構４３を備える。また本実施形態においては、排気経路１０ｅにおける環状バッフルプレート４１の下流側において、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を短時間で調整するための第２圧力調整機構６０が配置されている。第２圧力調整機構６０は、上側プレート６１、可動構造体６２及びアクチュエータ６３を含む。なお、第２圧力調整機構６０を含む排気システム４０の詳細な構成については後述する。

圧力検出器５０は、プラズマ処理に際してプラズマ処理チャンバ１０（プラズマ処理空間１０ｓ）の内部圧力を測定する。圧力検出器５０の種類は特に限定されるものではなく、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力を測定できれば任意に決定できる。

＜排気システムの構成＞
次に、上述した排気システム４０の詳細な構成の一例について説明する。図３は排気システム４０の要部を拡大して示す要部拡大図である。図４は排気システム４０が備える第２圧力調整機構６０を模式的に示す斜視断面図である。

上述したように、排気システム４０は環状バッフルプレート４１、第１圧力調整機構４２、排気機構４３及び第２圧力調整機構６０を含む。

環状バッフルプレート４１は、平面視における基板支持部１１の周囲において、プラズマ処理空間１０ｓと排気経路１０ｅとの間を区画するように配置される。環状バッフルプレート４１は多数の開口４１ａを有する環状の板状部材であり、当該開口４１ａを介してプラズマ処理空間１０ｓと排気経路１０ｅとを連通するとともに、プラズマ処理空間１０ｓに発生するプラズマを捕捉又は反射して排気経路１０ｅへの漏洩を抑制する。また、環状バッフルプレート４１は基板支持部１１に載置された基板Ｗと平行に配され、図中において基板Ｗの上面、より詳細には基板支持面よりも低い位置に配置されている。従って、環状バッフルプレート４１は、基板支持部１１の側壁を囲むように水平方向に沿って配置され、この環状バッフルプレート４１を縦方向に貫通するように形成された複数の開口４１ａを有する。

第１圧力調整機構４２は、排気機構４３により行われるプラズマ処理空間１０ｓの減圧動作を調整し、すなわちプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力（減圧度）を調整する。第１圧力調整機構４２としては、例えばＡＰＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブやポペットバルブ等の圧力制御バルブを選択し得る。従って、圧力制御バルブは、プラズマ処理チャンバ内の圧力を制御するように構成され、ＡＰＣバルブ又はポペットバルブの少なくともいずれかから選択される。

排気機構４３は、プラズマ処理空間１０ｓの内部を減圧する。排気機構４３としては、例えばターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

第２圧力調整機構６０は、上述したように上側プレート６１、可動構造体６２及びアクチュエータ６３を含む。

上側プレート（第１環状プレート）６１は、例えば排気経路１０ｅにおける環状バッフルプレート４１の下流側において、基板支持部１１の側壁１１ａに対して固定して配置される。従って、第１環状プレート６１は、環状バッフルプレート４１の下方に配置される。一実施形態において、固定上側環状プレート６１は、基板支持部１１の側壁１１ａに固定され、基板支持部１１の側壁１１ａから外方に向かって水平方向に延在している。そして、固定上側環状プレート６１とプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に第１の間隙Ｇ１が形成される。一実施形態において、環状バッフルプレート４１と固定上側環状プレート６１との間の距離Ｈ１は、４０ｍｍ以上である。一実施形態において、第１環状プレート６１は、環状バッフルプレート４１と縦方向に完全に重複する。上側プレート６１は、開口を有さない環状の無孔板状部材であり、環状部分の幅Ｌ１（図３を参照）が環状バッフルプレート４１の幅Ｌ３（図３を参照）と比較して小さく形成されている。換言すれば、上側プレート６１の外端部とプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間には、幅［Ｌ３－Ｌ１］の排気流路Ｇ１が形成されている。上側プレート６１の幅Ｌ１は任意に設計し得る。この時、排気流路Ｇ１の幅［Ｌ３－Ｌ１］は、少なくとも上側プレート６１の幅Ｌ１と比較して小さい（Ｌ３－Ｌ１＜Ｌ１）ことが望ましい。換言すれば、上側プレート６１の幅Ｌ１は、環状バッフルプレート４１の半分幅（Ｌ３／２）と比較して大きい。また、排気流路Ｇ１の幅［Ｌ３－Ｌ１］は、後述する間隙Ｃの幅と比較して大きい。

なお、環状バッフルプレート４１と上側プレート６１との間の距離Ｈ１（図３を参照）も任意に設計し得るが、例えば排気コンダクタンスを適切に調整する観点から、当該距離Ｈ１は少なくとも４０ｍｍ以上であることが好ましい。

可動構造体６２は、例えば排気経路１０ｅにおける上側プレート６１の下流側において、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２側に配置される。従って、可動構造体６２は、固定上側環状プレート６１の下方に配置される。一実施形態において可動構造体６２は、円筒状壁体６２ａと、下側プレート６２ｂを含む。円筒状壁体６２ａ及び下側プレート６２ｂは、別部材であってもよく、一体化されてもよい。可動構造体６２は、円筒状壁体６２ａと下側プレート６２ｂにより構成される略Ｌ字の断面形状を有する。従って、以下の説明では可動構造体６２をＬ字構造体という場合もある。

円筒状壁体６２ａは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２に沿って縦方向に配置され、当該側壁１０２との間にバイパス流路としての間隙Ｃを形成するように、当該側壁１０２から若干離隔して配置される。すなわち、円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２は、同心円上に配置され、円筒状壁体６２ａは、側壁１０２の内径よりも若干小さい外径を有する。これにより、プラズマ処理チャンバ１０の内壁面を構成する側壁１０２と可動構造体６２の円筒状壁体６２ａとの間に環状の間隙Ｃが形成される。一実施形態において、円筒状壁体６２ａは、開口を有さない無孔部材で形成され、前記プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２に沿って縦方向に延在している。そして、円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に第２の間隙Ｇ２が形成される。一実施形態において、円筒状壁体は、１０ｍｍ～６０ｍｍの縦方向寸法Ｈ２を有する。

間隙Ｃ（第２の間隙Ｇ２）の幅Ｌ４（図３を参照）は、プラズマ処理空間１０ｓから排気機構４３による排気の流れを常時生成でき、且つプラズマ処理に際してプラズマ処理空間１０ｓの内部圧力に影響を与えない大きさで決定され、好ましくは２．０ｍｍ以下である。一実施形態において、環状の間隙Ｃは、全周に渡って同じ幅Ｌ４を有する。
また、間隙Ｃの長さ、換言すれば円筒状壁体６２ａの縦方向の長さＨ２（図３を参照）は、間隙Ｃの幅Ｌ４との兼ね合いで決定され、好ましくは１０ｍｍ～６０ｍｍである。具体的には、排気機構４３により間隙Ｃを介して行われる排気のコンダクタンス（以下、単に「排気コンダクタンス」という。）が、予め定められた所望の値となるように、円筒状壁体６２ａの縦方向の長さＨ２が決定される。より具体的には、排気コンダクタンスが所望の値となるように、間隙Ｃの幅Ｌ４が大きい場合には間隙Ｃの長さＨ２を長く、間隙Ｃの幅Ｌ４が小さい場合には間隙Ｃの長さＨ２を短く、決定する。

下側プレート（第２環状プレート）６２ｂは、円筒状壁体６２ａの内壁側（径方向内側の側面）の上端部からプラズマ処理チャンバ１０の内周側（すなわち径方向内側）に向かって突出するように、当該円筒状壁体６２ａに接続される。下側プレート６２ｂは、例えば排気経路１０ｅにおける上側プレート６１の下流側において、当該上側プレート６１と略平行に配置される。従って、第２環状プレート６２ｂは、第１環状プレート６１の下方に配置される。一実施形態において、下側環状プレート６２ｂは、円筒状壁体６２ａの上端から内方に向かって水平方向に延在している。下側環状プレート６２ｂは、固定上側環状プレート６１と縦方向に重複する環状重複部分６２ｃを有する。そして、下側環状プレート６２ｂと基板支持部１１の側壁１１ａとの間に第３の間隙Ｇ３が形成される。一実施形態において、第１の間隙Ｇ１は、固定上側環状プレート６１の幅Ｌ１よりも小さく、且つ、第２の間隙Ｇ２よりも大きい。一実施形態において、第２環状プレート６２ｂは、環状バッフルプレート４１と縦方向に完全に重複する。下側プレート６２ｂは、開口を有さない環状の無孔板状部材であり、可動構造体６２の幅Ｌ２（図３を参照：下側プレート６２ｂの環状部分の幅と、円筒状壁体６２ａの厚みの合計値）が環状バッフルプレート４１の幅Ｌ３と比較して小さく形成されている。換言すれば、下側プレート６２ｂの外端部とプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間には、幅［Ｌ３－Ｌ２］の排気流路Ｇ３が形成されている。下側プレート６２ｂの幅Ｌ２は任意に設計し得る。

また、第１環状プレート６１及び第２環状プレート６２ｂは、環状バッフルプレート４１のような、縦方向に貫通した複数の開口を有していない。従って、環状バッフルプレート４１の複数の開口４１ａの各々は、平面視で第１環状プレート６１及び第２環状プレート６２ｂ（より具体的には円筒状壁体６２ａを含めた可動構造体６２）のうち少なくとも１つにより遮蔽される。すなわち、環状バッフルプレート４１の各開口４１ａは、平面視で第１環状プレート６１又は第２環状プレート６２ｂにより選択的に遮蔽されてもよく、平面視で第１環状プレート６１及び第２環状プレート６２ｂの両方により遮蔽されてもよい。従って、複数の開口４１ａの上方から鉛直方向に下方を見た場合に第２環状プレート６２ｂよりも下にある空間は見えない。

また、本実施形態において可動構造体６２は、例えばアクチュエータ６３の動作により、上側プレート６１に対する遠近方向（図示の例では垂直方向）に移動自在に構成されている。換言すれば、可動構造体６２は、アクチュエータ６３の動作により下側プレート６２ｂと上側プレート６１の間の距離Ｈ３（図３を参照）を任意に調整可能に構成されている。アクチュエータ６３の動作は、例えば制御部２により制御される。距離Ｈ３の調整幅は任意に設計し得るが、プラズマ処理空間１０ｓの圧力制御を適切に行う観点から、当該距離Ｈ３は少なくとも５～５０ｍｍの間で調整可能であることが望ましい。従って、少なくとも１つのアクチュエータ６３は、圧力検出器５０により検出された圧力に基づいて、可動構造体６２のみを縦方向に移動させるように構成される。すなわち、少なくとも１つのアクチュエータ６３は、第１環状プレート６１を移動させることなく可動構造体６２を縦方向に移動させるように構成される。すなわち、第１環状プレート６１は固定環状プレートとして機能し、可動構造体６２の第２環状プレート６２ｂは可動環状プレートとして機能する。これにより、第１環状プレート６１と第２環状プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３が変えられる。

ここで、本実施形態にかかる上側プレート６１と下側プレート６２ｂは、図３及び図５に示すように、排気経路１０ｅにおける排気方向（図示の例では垂直方向）に対して径方向の少なくとも一部が重なった環状重複部分ＯＶを形成するように配置される。換言すれば、上側プレート６１と下側プレート６２ｂは、図３及び図５に示した環状重複部分ＯＶを形成する（Ｌ３＜Ｌ１＋Ｌ２となる）ように、それぞれの幅Ｌ１及び幅Ｌ２を決定する。環状重複部分ＯＶの幅は任意に設計し得るが、例えば５～１０ｍｍで設計してもよい。一実施形態において、第２環状プレート６２ｂは、第１環状プレート６１の下方に配置され、第２の環状重複部分６２ｃを有する。第２の環状重複部分６２ｃは、第１環状プレート６１の一部（すなわち第１の環状重複部分６１ｃ）と縦方向に重複している。従って、上側プレート６１と下側プレート６２ｂの環状重複部分ＯＶは、第２環状プレート６２ｂの一部（すなわち第２の環状重複部分６２ｃ）と、第１環状プレート６１の一部（すなわち第１の環状重複部分６１ｃ）とが、縦方向に重複した部分である。

またこの時、上側プレート６１の幅Ｌ１と下側プレート６２ｂの幅Ｌ２の大小関係は特に限定されるものではなく、例えば幅Ｌ１と幅Ｌ２のいずれか一方が大きくてもよいし、幅Ｌ１と幅Ｌ２が同じであってもよい。ただし、排気コンダクタンスを適切に調整する観点からは、幅Ｌ１が幅Ｌ２よりも大きい（Ｌ１＞Ｌ２）ことが好ましい。

本実施形態にかかるプラズマ処理装置１が備える排気システム４０は、以上のように構成されている。

ここで、従来のプラズマ処理装置を用いて行われるプラズマ処理に際しては、プラズマ処理空間と排気経路とを含むプラズマ処理チャンバの内部全体に対して処理ガスの供給、又は排気システムによる排気を行う必要があり、これによりプラズマ処理チャンバ（プラズマ処理空間）の圧力制御に多大な時間を要していた。

この点、本実施形態においては、上述したように少なくとも径方向の一部に環状重複部分ＯＶを形成する上側プレート６１及び可動構造体６２（第２圧力調整機構６０）を排気経路１０ｅに配置するとともに、当該可動構造体６２の下側プレート６２ｂを上側プレート６１に対して遠近方向に移動自在に構成する。また、これら上側プレート６１及び下側プレート６２ｂには開口が形成されていない。このため、上側プレート６１と下側プレート６２ｂは、図３に示した距離Ｈ３を小さくすることにより、第２の圧力調節バルブとして作用する。

換言すれば、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を小さくすることで、下側プレート６２ｂよりも下流側における排気経路１０ｅをプラズマ処理空間１０ｓから切り離し、プラズマ処理チャンバ１０の容積を疑似的に小さくすることができる。そして、このようにプラズマ処理チャンバ１０の容積が小さくなるため、プラズマ処理空間１０ｓの圧力制御に要する時間を短縮することができる。

また本実施形態に係る第２圧力調整機構６０では、上述のように下側プレート６２ｂが上側プレート６１に対して遠近方向に移動自在に構成されているため、これにより排気機構４３によるプラズマ処理空間１０ｓからの排気量を任意に調整して、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御することが可能である。すなわち、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３の大きさに応じてプラズマ処理空間１０ｓからの排気量が変化するため、例えば圧力検出器５０による測定結果に基づいて距離Ｈ３を調整することで、適切にプラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を制御できる。

具体的には、例えばプラズマ処理空間１０ｓの内部圧力が設定圧力よりも低い場合には、下側プレート６２ｂを上昇させて距離Ｈ３を小さくすることで排気量が減少するため、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を高くできる。また例えば、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力が設定圧力よりも高い場合には、下側プレート６２ｂを降下させて距離Ｈ３を大きくすることで排気量が増加するため、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を低くできる。

またこの時、第２圧力調整機構６０に加え、プラズマ処理チャンバ１０の底部に配された第１圧力調整機構４２を用いて、プラズマ処理空間１０ｓからの排気を２段階で調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を更に精密に制御することができる。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３からの排気に加えて、可動構造体６２の円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に形成された間隙Ｃから、プラズマ処理空間１０ｓの微小の常時排気を行う。

本発明者らが鋭意検討を行ったところ、可動構造体６２の円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に間隙Ｃを形成せず、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３からのみでプラズマ処理空間１０ｓの排気を行った場合、基板Ｗに対するプラズマ処理を適切に実行できないおそれがあることを知見した。具体的には、図６に示すように、特に上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３が小さい場合、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力（図６の例では排気コンダクタンスの値）の変化が大きく（急峻に）なり、この圧力変化により基板Ｗに対するプラズマ処理を適切に実行できなくなることを知見した。

この点、本実施形態に係るプラズマ処理装置１の排気システム４０では、間隙Ｃから、プラズマ処理空間１０ｓの微小の常時排気を行うことで、図６に示したように上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を小さくした場合であっても、内部圧力の変化が大きく（急峻に）なることが抑制され、基板Ｗに対するプラズマ処理を適切に実行できる。

特に本実施形態によれば、プラズマ処理に際してプラズマ処理空間１０ｓの内部圧力に影響を与えない値となるように、間隙Ｃの幅Ｌ４及び長さＨ２をそれぞれ規定する。具体的に、間隙Ｃの好ましい幅Ｌ４は上記したように２．０ｍｍ以下であり、好ましい長さＨ２は上記したように１０ｍｍ～６０ｍｍである。これにより、間隙Ｃからの常時排気によりプラズマ処理空間１０ｓの内部圧力が急峻に変化すること抑制し、基板Ｗに対して適切なプラズマ処理結果を得ることができる。

＜変形例＞

なお、以上の実施形態における第２圧力調整機構６０では、上側プレート６１を基板支持部１１の側壁１１ａ側に配置し、可動構造体６２をプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２側に配置したが、これらの配置は上記実施形態に限定されない。すなわち、例えば図７及び図８に示す第２圧力調整機構２００のように、上側プレート２０１をプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２側に固定して配置し、可動構造体２０２を基板支持部１１の側壁１１ａ側に配置してもよい。この場合、プラズマ処理空間１０ｓの常時換気を行うための間隙Ｃは、可動構造体２０２の円筒状壁体２０２ａと基板支持部１１の側壁１１ａとの間に形成される。換言すれば、可動構造体２０２の下側プレート２０２ｂは、円筒状壁体２０２ａは、円筒状壁体２０２ａの外壁側（径方向外側の側面）の上端部からプラズマ処理チャンバ１０の外周側（すなわち径方向外側）に向かって突出するように、当該円筒状壁体２０２ａと一体に設けられる。即ち、図７及び図８に示す例では、固定上側環状プレート２０１は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２に固定され、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２から内方に向かって水平方向に延在している。そして、固定上側環状プレート２０１と基板支持部１１の側壁１１ａとの間に第１の間隙Ｇ１´が形成される。また、可動構造体２０２は、固定上側環状プレート２０１の下方に配置される。可動構造体２０２は、円筒状壁体２０２ａ及び下側環状プレート２０２ｂを有し、これらは別部材であってもよく、一体化されてもよい。円筒状壁体２０２ａは、基板支持部１１の側壁１１ａに沿って縦方向に延在している。そして、円筒状壁体２０２ａと基板支持部１１の側壁１１ａとの間に第２の間隙Ｇ２´が形成される。下側環状プレート２０２ｂは、円筒状壁体２０２ａの上端から外方に向かって水平方向に延在している。下側環状プレート２０２ｂは、固定上側環状プレート２０１と縦方向に重複する環状重複部分ＯＶを有する。そして、下側環状プレート２０２ｂとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に第３の間隙Ｇ３´が形成される。アクチュエータは、可動構造体２０２を縦方向に移動させるように構成される。固定上側環状プレート２０１及び下側環状プレート２０２ｂは、開口を有さない環状の無孔板状部材である。
かかる場合であっても、圧力検出器５０による測定結果に基づいて上側プレート２０１と下側プレート２０２ｂとの間の距離Ｈ３を調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御できるとともに、該圧力制御に係る時間を適切に短縮できる。従って、第１環状プレート２０１は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２に固定されてもよく、この場合、可動構造体２０２は、基板支持部１１の側壁１１ａ又はその近傍に配置される。

また、以上の実施形態における第２圧力調整機構６０では、上側プレート６１を環状バッフルプレート４１の下方に配置し、可動構造体６２を当該上側プレート６１の下方に配置したが、これらの配置は上記実施形態に限定されない。すなわち、例えば図９に示す第２圧力調整機構３００のように、略Ｌ字形状のＬ字構造体３０２を環状バッフルプレート４１の下方において固定して配置し、可動下側プレート３０１を当該Ｌ字構造体３０２の上側プレート３０２ｂの下方に配置してもよい。この場合、Ｌ字構造体３０２は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２に沿って配置される円筒状壁体３０２ａと、円筒状壁体３０２ａの内壁側の上端部からプラズマ処理チャンバ１０の内周側に向かって突出するように、当該円筒状壁体３０２ａと一体に設けられる上側プレート３０２ｂと、を含む。またこの場合、プラズマ処理空間１０ｓの常時換気を行うための間隙Ｃは、Ｌ字構造体３０２の円筒状壁体３０２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に形成される。さらにこの場合、Ｌ字構造体３０２はプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２の近傍に固定して配置され、可動下側プレート３０１は、基板支持部１１の側壁１１ａに固定して配置される。また、可動下側プレート３０１は、アクチュエータ３０３により上側プレート３０２ｂに対して遠近方向に移動自在に構成される。
かかる場合であっても、圧力検出器５０による測定結果に基づいて上側プレート３０２ｂと可動下側プレート３０１との間の距離Ｈ３を調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御できるとともに、該圧力制御に係る時間を適切に短縮できる。従って、Ｌ字構造体３０２は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２の近傍に固定されてもよく、この場合、第１環状プレート３０１は、Ｌ字構造体３０２の下方、且つ、基板支持部１１の側壁１１ａ又はその近傍において縦方向に移動自在に配置される。

また、図９に示した第２圧力調整機構３００では、Ｌ字構造体３０２をプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２側に配置し、可動下側プレート３０１を基板支持部１１の側壁１１ａ側に配置したが、これらの配置は上記実施形態に限定されない。すなわち、例えば図１０に示す第２圧力調整機構４００のように、略Ｌ字形状を有するＬ字構造体４０２を基板支持部１１の側壁１１ａ側に配置し、可動下側プレート４０１をプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２側に配置してもよい。この場合、プラズマ処理空間１０ｓの常時換気を行うための間隙Ｃは、Ｌ字構造体４０２の円筒状壁体４０２ａと基板支持部１１の側壁１１ａとの間に形成される。
かかる場合であっても、圧力検出器５０による測定結果に基づいて上側プレート４０２ｂと可動下側プレート４０１との間の距離Ｈ３を調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御できるとともに、該圧力制御に係る時間を適切に短縮できる。従って、Ｌ字構造体４０２は、基板支持部１１の側壁１１ａの近傍に固定されてもよく、この場合、第１環状プレート４０１は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２又はその近傍において縦方向に移動自在に配置される。

なお、以上の実施形態においては上側プレート６１の位置を環状バッフルプレート４１の位置に対して固定し、下側プレート６２ｂを上側プレート６１の位置に対して遠近方向（垂直方向）に移動可能に構成したが、排気システムの構成はこれに限定されない。すなわち、図示は省略するが、下側プレート６２ｂを環状バッフルプレート４１の位置に対して固定し、上側プレート６１（可動構造体６２）を環状バッフルプレート４１と下側プレート６２ｂとの間で移動可能に構成してもよい。換言すれば、上側プレート６１（可動構造体６２）を下側プレート６２ｂに対して遠近方向に移動自在に構成してもよい。従って、少なくとも１つのアクチュエータ６３は、圧力検出器５０により検出された圧力に基づいて、第１環状プレート６１のみを縦方向に移動させるように構成される。すなわち、少なくとも１つのアクチュエータ６３は、Ｌ字構造体を移動させることなく第１環状プレート６１を縦方向に移動させるように構成される。これにより、第１環状プレート６１と第２環状プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３が変えられる。かかる場合であっても、圧力検出器５０による測定結果に基づいて上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御できるとともに、該圧力制御に係る時間を適切に短縮できる。

また更に、上側プレート６１と下側プレート６２ｂ（可動構造体６２）の両方を、相互に遠近方向（縦方向）に対して移動可能に構成してもよい。従って、少なくとも１つのアクチュエータ６３は、圧力検出器５０により検出された圧力に基づいて、第１環状プレート６１及び第２環状プレートを縦方向に移動させるように構成される。これにより、第１環状プレート６１と第２環状プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３が変えられる。かかる場合であっても、圧力検出器５０による測定結果に基づいて上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を調整することで、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力を精密に制御できるとともに、該圧力制御に係る時間を適切に短縮できる。

なお、このように略Ｌ字形状の可動構造体６２に代えて、又は加えて上側プレート６１を縦方向に移動させる構造は、上記した第２圧力調整機構６０に限られず、図７～図１０に示した第２圧力調整機構２００、３００、４００に対しても、同様に適用が可能である。従って、第２圧力調整機構６０、２００、３００、４００のいずれにおいても、少なくとも１つのアクチュエータの動作により、第１環状プレートと第２環状プレートの間の距離Ｈ３を自在に調節可能に構成される。従って、実施の形態に係るプラズマ処理装置は、環状バッフルプレートの下方に配置される第１環状プレートと、第１環状プレートの一部と縦方向に重複して配置される第２環状プレートと、第１環状プレート又は第２環状プレートのいずれか一方の径方向端部から、プラズマ処理チャンバの側壁又は基板支持部の側壁に沿って縦方向に配置され、プラズマ処理チャンバの側壁又は基板支持部の側壁との間で間隙を形成する円筒状壁体と、第１環状プレート及び第２環状プレートの少なくともいずれか一方を、相対的に縦方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータと、を備える。

＜プラズマ処理方法＞
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システムを用いたプラズマ処理方法について説明する。なお、以下の説明においては、プラズマ処理装置１が、図３及び図４に示した第２圧力調整機構６０を備える場合を例に説明を行う。プラズマ処理装置１においては、基板Ｗに対してエッチング処理、成膜処理、拡散処理等の任意のプラズマ処理が行われる。

プラズマ処理においては、先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗを搬送し、基板支持部１１上に基板Ｗを載置する。その後、静電チャック内の電極に直流電圧を供給することにより、基板Ｗはクーロン力によって静電チャックに吸着保持される。また、基板Ｗのプラズマ処理チャンバ１０への搬送後、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１０の内部を所望の真空度まで減圧する。

次に、ガス供給部２０から中央ガス注入部１３を介してプラズマ処理空間１０ｓに処理ガスを供給する。また、第１のＲＦ生成部３１ａによりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦをアンテナ１４に供給し、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマを生成する。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板支持部１１上の基板Ｗに所望のプラズマ処理が施される。すなわち、生成されたプラズマを基板Ｗに曝すことにより基板Ｗに対してプラズマ処理が施される。プラズマ処理中のプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力は、圧力検出器５０により経時的に測定（検出）される。

ここで、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力は、プラズマ処理空間１０ｓに対する処理ガスの供給により所望の設定圧力となるように調整される。この時、上述したように上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を小さくすることにより、当該上側プレート６１と下側プレート６２ｂが第２の圧力調整弁として作用するため、プラズマ処理チャンバ１０の容積を疑似的に小さくでき、これによりプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力の制御を短時間で行うことができる。
さらにこの時、上述したように可動構造体６２の円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に形成された間隙Ｃによりプラズマ処理空間１０ｓの常時排気を行う。これにより、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３が小さくなった場合であっても、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力の変化が急峻になることを抑制できる。

また上述したように、プラズマ処理装置においては、基板Ｗに対するプラズマ処理を適切に行うため、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力を精密に制御することが重要になる。そこで本実施形態においては、圧力検出器５０により測定されるプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力に基づいて、排気システム４０における上側プレート６１と下側プレート６２ｂと間の距離Ｈ３を制御する。具体的には、圧力検出器５０による測定結果がプラズマ処理の設定圧力よりも低い場合には、下側プレート６２ｂを上昇させて距離Ｈ３を小さくすることで、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力を上昇させる。また、圧力検出器５０による測定結果がプラズマ処理の設定圧力よりも高い場合には、下側プレート６２ｂを降下させて距離Ｈ３を大きくすることで、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力を低下させる。従って、制御部２は、圧力検出器５０により検出された圧力を、予め決められた設定圧力と比較し、検出された圧力が設定圧力よりも高いかどうか、及び／又は、低いかどうかを決定する。そして、制御部２は、検出された圧力が設定圧力よりも高い場合には距離Ｈ３が長くなり、検出された圧力が設定圧力よりも低い場合には距離Ｈ３が短くなるように少なくとも１つのアクチュエータ６３を制御する。例えば、図３の例では、制御部２は、検出された圧力が設定圧力よりも高い場合には、可動構造体６２を下降させ、検出された圧力が設定圧力よりも低い場合には、可動構造体６２を上昇させる。

基板Ｗに対するプラズマ処理が完了すると、ＲＦ電源３１からの高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦの供給、及びガス供給部２０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、該高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１０の内部から処理ガスを排気する。次いで、基板Ｗの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャックによる基板Ｗの吸着保持を停止する。

プラズマ処理が施された基板Ｗは、その後、図示しない基板搬送機構によりプラズマ処理チャンバ１０から搬送チャンバ等の外部装置に搬送され、基板Ｗに対する一連のプラズマ処理が終了する。

なお、以上の一実施形態にかかるプラズマ処理おいては、プラズマ処理の最中に圧力検出器５０により測定されたプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力に基づいて下側プレート６２ｂを適宜移動させたが、下側プレート６２ｂの制御方法はこれに限定されない。例えば、プラズマ処理の最中に圧力検出器５０により測定された内部圧力に基づいて下側プレート６２ｂの動作をフィードバック制御することに代え、プラズマ処理の開始前に、予め定められた各種プロセスの設定圧力に基づいて、該プロセス毎に距離Ｈ３を変更するようにしてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、以上の実施形態においてはプラズマ処理装置１が誘導結合型のプラズマ生成部を含む場合を例に説明を行ったが、プラズマ生成部の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、圧力制御に係る時間の短縮が求められる各種プラズマ処理装置に本開示の技術を適用することで、適切に該圧力制御に係る時間を短縮できる。

以下、本開示にかかる技術の実施例について説明するが、本技術は以下の実施例に限定されるものではない。

本発明者らは、上述の第２圧力調整機構６０により距離Ｈ３を小さくしてプラズマ処理チャンバの容積を疑似的に縮小させた場合（実施例）と、第２圧力調整機構６０を含まず、プラズマ処理チャンバの容積に排気経路１０ｅの容積が含まれる場合（比較例）において、プラズマ処理チャンバの内部圧力の制御にかかる時間をそれぞれ測定した。
具体的には、実施例と比較例のそれぞれの場合においてプラズマ処理空間に対して処理ガスを供給し、プラズマ処理チャンバの内部圧力が所望の設定圧力に昇圧されるまでの時間を測定した。

図１１は、本実施例の結果を模式的に示す説明図であって、プラズマ処理チャンバに供給する処理ガスの流量（横軸）と、設定圧力に到達する間に要する時間（縦軸）の関係を示すグラフである。本実施例においては、設定圧力を１００ｍＴ、処理ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍとした。なお、図中において実線は実施例、破線は比較例をそれぞれ示している。

図１１に示すように、上側プレート６１と下側プレート６２ｂとの間の距離Ｈ３を小さくした状態でプラズマ処理チャンバ１０の内部圧力を制御することにより、該内部圧力を設定圧力に到達させるまでに要する時間が短くなることがわかる。具体的には、本発明者らが検討を行ったところ、実施例において設定圧力に到達するまでに要する時間を、第２圧力調整機構６０を含まない場合と比較して、およそ３０～４０％に短縮できることがわかった。
またこの時、円筒状壁体６２ａとプラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２との間に形成された間隙Ｃから常時排気を行うことで、プラズマ処理チャンバの内部圧力の変化を緩やかにできることを確認できた。

以上の結果から分かるように、プラズマ処理装置１に第２の圧力調整弁として機能する上側プレート６１及び可動構造体６２を配することにより、適切にプラズマ処理チャンバ１０の圧力制御に係る時間を短縮できる。また、これとともに、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力の変化を緩やかにして（内部圧力の変化が急峻になることを抑制して）、基板Ｗに対して適切なプラズマ処理結果を得ることができる。

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１１ａ （基板支持部の）側壁
４１ 環状バッフルプレート
４１ａ 開口
６１ 上側プレート
６２ 可動構造体
６２ａ 円筒状壁体
６２ｂ 下側プレート
６３ アクチュエータ
１０２ （プラズマ処理チャンバの）側壁
Ｃ 間隙
ＯＶ 環状重複部分
Ｗ 基板

Claims (20)

1. プラズマ処理チャンバと、
   前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
   前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、
   前記環状バッフルプレートの下方に配置され、前記基板支持部の側壁から外方に延在する固定上側環状プレートであり、前記固定上側環状プレートと前記プラズマ処理チャンバの側壁との間に第１の間隙が形成される、固定上側環状プレートと、
   前記固定上側環状プレートの下方に配置される可動構造体であり、前記可動構造体は、
   前記プラズマ処理チャンバの側壁に沿って縦方向に延在する円筒状壁体であり、前記円筒状壁体と前記プラズマ処理チャンバの側壁との間に第２の間隙が形成される、円筒状壁体と、
   前記円筒状壁体の上端から内方に延在する下側環状プレートであり、前記下側環状プレートは、前記固定上側環状プレートと縦方向に重複する環状重複部分を有し、前記下側環状プレートと前記基板支持部の側壁との間に第３の間隙が形成される、下側環状プレートと、を有する、可動構造体と、
   前記可動構造体を縦方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備える、プラズマ処理装置。
2. 前記プラズマ処理チャンバ内の圧力を検出する圧力検知器と、
   検出された圧力に基づいて、前記固定上側環状プレートと前記可動構造体との間の相対的な距離を変えるように、前記アクチュエータを制御するように構成される制御部と、をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記制御部は、
   前記検出された圧力が設定圧力よりも高い場合には前記距離を大きくするように前記アクチュエータを制御し、
   前記検出された圧力が前記設定圧力よりも低い場合には前記距離を小さくするように前記アクチュエータを制御するように構成される、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第２の間隙は、２．０ｍｍ以下である、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. 前記環状重複部分は、５ｍｍ～１０ｍｍの幅を有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１の間隙は、前記固定上側環状プレートの幅よりも小さく、且つ、前記第２の間隙よりも大きい、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記環状バッフルプレートと前記固定上側環状プレートとの間の距離は、４０ｍｍ以上である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記円筒状壁体は、１０ｍｍ～６０ｍｍの縦方向寸法を有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記固定上側環状プレートの幅は、前記下側環状プレートの幅よりも大きい、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記プラズマ処理チャンバは５０Ｌ以上の容積を有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記プラズマ処理チャンバ内の圧力を制御するように構成される圧力制御バルブをさらに備え、
    前記圧力制御バルブは、ＡＰＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ
    Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブ又はポペットバルブの少なくともいずれかから選択される、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
    前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、
    前記環状バッフルプレートの下方に配置され、前記プラズマ処理チャンバの側壁から内方に延在する固定上側環状プレートであり、前記固定上側環状プレートと前記基板支持部の側壁との間に第１の間隙が形成される、固定上側環状プレートと、
    前記固定上側環状プレートの下方に配置される可動構造体であり、前記可動構造体は、
    前記基板支持部の側壁に沿って縦方向に延在する円筒状壁体であり、前記円筒状壁体と前記基板支持部の側壁との間に第２の間隙が形成される、円筒状壁体と、
    前記円筒状壁体の上端から外方に延在する下側環状プレートであり、前記下側環状プレートは、前記固定上側環状プレートと縦方向に重複する環状重複部分を有し、前記下側環状プレートと前記プラズマ処理チャンバの側壁との間に第３の間隙が形成される、下側環状プレートと、を有する、可動構造体と、
    前記可動構造体を縦方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備える、プラズマ処理装置。
13. 前記プラズマ処理チャンバ内の圧力を検出する圧力検知器と、
    検出された圧力に基づいて、前記固定上側環状プレートと前記可動構造体との間の相対的な距離を変えるように前記アクチュエータを制御するように構成される制御部と、をさらに備える、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
14. 前記制御部は、
    前記検出された圧力が設定圧力よりも高い場合には前記距離を大きくするように前記アクチュエータを制御し、
    前記検出された圧力が前記設定圧力よりも低い場合には前記距離を小さくするように前記アクチュエータを制御するように構成される、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
15. 前記第２の間隙は、２．０ｍｍ以下である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
16. 前記環状重複部分は、５ｍｍ～１０ｍｍの幅を有する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
17. 前記円筒状壁体は、１０ｍｍ～６０ｍｍの縦方向寸法を有する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
18. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
    前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、
    前記環状バッフルプレートの下方に配置され、前記基板支持部の側壁から外方に延在する第１環状プレートであり、前記第１環状プレートと前記プラズマ処理チャンバの側壁との間に第１の間隙が形成される、第１環状プレートと、
    前記第１環状プレートの下方に配置される構造体であり、前記構造体は、
    前記プラズマ処理チャンバの側壁に沿って縦方向に延在する円筒状壁体であり、前記円筒状壁体と前記プラズマ処理チャンバの側壁との間に第２の間隙が形成される、円筒状壁体と、
    前記円筒状壁体の上端から内方に延在する第２環状プレートであり、前記第２環状プレートは、前記第１環状プレートと縦方向に重複する環状重複部分を有し、前記第２環状プレートと前記基板支持部の側壁との間に第３の間隙が形成される、第２環状プレートと、を有する、構造体と、
    前記第１環状プレート及び前記構造体の少なくともいずれか一方を縦方向に移動させるように構成される少なくとも１つのアクチュエータと、を備える、プラズマ処理装置。
19. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
    前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、
    前記環状バッフルプレートの下方に配置される第１環状プレートと、
    前記第１環状プレートの一部と縦方向に重複して配置される第２環状プレートと、
    前記第１環状プレート又は前記第２環状プレートのいずれか一方の径方向端部から、前記プラズマ処理チャンバの側壁又は前記基板支持部の側壁に沿って縦方向に配置され、当該プラズマ処理チャンバの側壁又は当該基板支持部の側壁との間で２．０ｍｍ以下の間隙を形成する円筒状壁体と、
    前記第１環状プレート及び前記第２環状プレートの少なくともいずれか一方を、相対的に縦方向に移動させる少なくとも１つのアクチュエータと、を備える、プラズマ処理装置。
20. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
    前記基板支持部を囲むように配置され、複数の開口を有する環状バッフルプレートと、
    前記環状バッフルプレートの下方において、前記基板支持部の側壁に内端が固定して配置される第１環状プレートと、
    前記第１環状プレートの下方に配置される可動構造体であり、
    前記プラズマ処理チャンバの側壁に沿って縦方向に配置され、当該プラズマ処理チャンバの側壁との間で間隙を形成する円筒状壁体と、
    前記円筒状壁体の内壁上端に配置され、前記第１環状プレートの一部と縦方向に重複して環状重複部分を形成する第２環状プレートと、を有する可動構造体と、
    前記可動構造体を縦方向に移動させるアクチュエータと、
    前記プラズマ処理チャンバ内の圧力を検出する圧力検知器と、を備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
    （ａ）前記基板支持部に支持された基板に対してプラズマ処理を実行する工程と、
    （ｂ）前記プラズマ処理チャンバ内の圧力を検出する工程と、
    （ｃ）前記の検出された圧力に基づいて、前記可動構造体を前記第１環状プレートに対して縦方向に移動させる工程と、を含むプラズマ処理方法。