WO2015194397A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2015194397A1
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pressure
cylindrical portion
plasma processing
gas
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勇貴 保坂
義弘 梅澤
俊希 中島
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a plasma processing apparatus.
  • a plasma processing apparatus used for plasma processing generally has a processing container, a mounting table, a gas supply unit, and an exhaust device.
  • the mounting table is provided in the processing container, and the gas supply unit and the exhaust device are connected to a space in the processing container.
  • a plasma processing apparatus described in Patent Document 1 has been proposed as a plasma processing apparatus that meets such demands.
  • the plasma processing apparatus described in Patent Document 1 has two baffle plates interposed between a mounting table and a processing container.
  • the first space above the two baffle plates includes a region where the object to be processed is disposed, and a gas supply unit is connected to the first space.
  • An exhaust device is connected to the second space below the two baffle members.
  • the two baffle plates are annular plates extending in the horizontal direction, and a plurality of openings are formed in the two baffle plates, and these openings are arranged in the circumferential direction.
  • the degree of overlapping of the openings of the two baffle plates in the vertical direction is adjusted by rotating one of the two baffle plates in the circumferential direction.
  • the conductance between the first space and the second space is adjusted, and the pressure of the first space is adjusted.
  • the pressure in the first space cannot be set to a high pressure unless the distance between the two baffle plates is extremely reduced. That is, unless the distance between the two baffle plates is extremely reduced, the conductance between the first space and the second space cannot be reduced. However, when the interval between the two baffle plates becomes narrow, these baffle plates come into contact with each other and particles may be generated.
  • the thickness of these two baffle plates is increased. There is a need to.
  • the thickness of the two baffle plates is large, the conductance between the first space and the second space is small even if the two baffle plates are arranged so that the openings of both are completely overlapped.
  • the pressure in the first space cannot be lowered.
  • the plasma enters the second space.
  • the baffle plate driving device is increased in size in order to cope with the accompanying increase in the weight of the baffle plate. Therefore, increasing the thickness of the baffle plate and increasing the size of the opening formed in the baffle plate are not realistic.
  • a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed.
  • the plasma processing apparatus includes a processing container, a mounting table, a baffle structure, a gas supply unit, an exhaust device, and a driving device.
  • the mounting table is provided in the processing container and has a mounting area on which the object to be processed is mounted.
  • the baffle structure is interposed between the mounting table and the processing container below the mounting region, and includes a first space including the mounting region and a second space below the mounting region in the processing container. Stipulate.
  • the baffle structure has a first member and a second member.
  • the first member has a first cylindrical portion extending between the mounting table and the processing container, and a plurality of through holes elongated in the vertical direction are arranged in the circumferential direction in the first cylindrical portion. Is formed.
  • the second member includes a second cylindrical portion having an inner diameter that is larger than the outer diameter of the cylindrical portion of the first member.
  • the gas supply unit is connected to the first space.
  • the exhaust device is connected to the second space. The driving device moves the second cylindrical portion up and down in a region including a gap between the first member and the processing container.
  • the through hole of the first cylindrical portion is formed into the second cylinder by adjusting the vertical positional relationship between the first cylindrical portion of the first member and the second cylindrical portion of the second member. It is possible to adjust the ratio of being shielded from the second space by the portion. Thereby, the conductance between the first space and the second space can be adjusted. Further, in a state where the second cylindrical portion faces the entire through hole formed in the first cylindrical portion, the conductance between the first space and the second space is determined by the conductance between the two cylindrical portions. Therefore, even if the gap between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion has a certain length, that is, without requiring strict accuracy for the gap, the first space and the second cylindrical portion. A small conductance can be obtained between the space.
  • the plasma processing apparatus may further include a control unit that controls the driving device.
  • the control unit controls the driving device so as to set the position of the second member in the vertical direction to the first position, and the second position of the second member in the vertical direction is different from the first position.
  • a second control for controlling the driving device to set the position.
  • the pressure in the first space can be set in the second control to a pressure different from the pressure set in the first space in the first control. Therefore, after the object to be processed is processed using the plasma processing apparatus under one of the low pressure and the high pressure, the object is processed under the other of the low pressure and the high pressure in the same plasma processing apparatus.
  • the body can be processed. Thereby, it is possible to process a to-be-processed object, changing a pressure in the same plasma processing apparatus.
  • control unit can further control the gas supply unit.
  • the gas supply unit supplies the first gas
  • the gas supply unit supplies the first gas
  • a different second gas may be supplied. According to this embodiment, it becomes possible to process an object to be processed while changing the gas type and pressure using the same plasma processing apparatus.
  • a plasma processing apparatus capable of increasing the pressure adjustment range of a space in which an object to be processed is arranged.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of Experimental Example 1 and Comparative Experimental Example 1. 6 is a graph showing the results of Experimental Example 2 and Comparative Experimental Example 2. 5 is a graph showing the results of Experimental Example 3 and Comparative Experimental Example 3.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional structure of the plasma processing apparatus 10.
  • a plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 is a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a processing container 12.
  • the processing container 12 is made of, for example, aluminum whose surface is anodized.
  • the processing container 12 has a side wall 12s.
  • the side wall 12s has a substantially cylindrical shape.
  • the central axis of the side wall 12s substantially coincides with the axis Z extending in the vertical direction.
  • An opening 12g for loading or unloading the wafer W is provided in the side wall 12s.
  • the opening 12g can be opened and closed by a gate valve 52.
  • a mounting table 14 is provided in the processing container 12.
  • the mounting table 14 is supported by the support unit 16.
  • the support portion 16 is a substantially cylindrical insulating member, and extends upward from the bottom of the processing container 12. In one embodiment, the support portion 16 supports the mounting table 14 in contact with the lower peripheral edge portion of the mounting table 14.
  • the mounting table 14 includes a lower electrode 18 and an electrostatic chuck 20.
  • the lower electrode 18 has a substantially disk shape and is made of a conductor.
  • a first high frequency power supply HFS is connected to the lower electrode 18 via a matching unit MU1.
  • the first high-frequency power source HFS is a power source that mainly generates high-frequency power for plasma generation, and generates high-frequency power of 27 to 100 MHz, in one example, 40 MHz.
  • the matching unit MU1 has a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply HFS and the input impedance on the load side (lower electrode 18 side).
  • the second high frequency power supply LFS is connected to the lower electrode 18 via the matching unit MU2.
  • the second high frequency power supply LFS mainly generates high frequency power (high frequency bias power) for ion attraction into the wafer W and supplies the high frequency bias power to the lower electrode 18.
  • the frequency of the high frequency bias power is a frequency in the range of 400 kHz to 13.56 MHz, and in one example, 3 MHz.
  • the matching unit MU2 has a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power supply LFS with the input impedance on the load side (lower electrode 18 side).
  • the electrostatic chuck 20 is provided on the lower electrode 18.
  • the electrostatic chuck 20 has a structure in which an electrode 20a that is a conductive film is disposed between a pair of insulating layers or insulating sheets.
  • a DC power source 22 is electrically connected to the electrode 20a via a switch SW.
  • the upper surface of the electrostatic chuck 20 constitutes a placement region 20r on which a wafer W as a workpiece is placed.
  • electrostatic force such as Coulomb force.
  • a focus ring FR is provided so as to surround the edge of the wafer W.
  • the focus ring FR can be made of, for example, silicon or quartz.
  • a flow path 18 a is formed inside the lower electrode 18.
  • a refrigerant for example, cooling water
  • the refrigerant supplied to the flow path 18a is returned to the chiller unit via the pipe 26b.
  • the mounting table 14 is provided with a gas supply line 28.
  • the gas supply line 28 supplies the heat transfer gas from the heat transfer gas supply mechanism, for example, He gas, between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the back surface of the wafer W.
  • the plasma processing apparatus 10 includes an upper electrode 30.
  • the upper electrode 30 is disposed above the lower electrode 18 so as to face the lower electrode 18.
  • the lower electrode 18 and the upper electrode 30 are provided substantially parallel to each other.
  • the upper electrode 30 is supported on the ceiling portion of the processing container 12 via an insulating shielding member 32.
  • the upper electrode 30 can include an electrode plate 34 and an electrode support 36.
  • the electrode plate 34 faces the space in the processing container 12 and provides a plurality of gas discharge holes 34a.
  • the electrode plate 34 can be made of a low resistance conductor or semiconductor with little Joule heat.
  • the electrode support 36 supports the electrode plate 34 in a detachable manner and can be made of a conductive material such as aluminum.
  • the electrode support 36 may have a water cooling structure.
  • a gas diffusion chamber 36 a is provided inside the electrode support 36.
  • a plurality of gas flow holes 36 b communicating with the gas discharge holes 34 a extend downward from the gas diffusion chamber 36 a.
  • the electrode support 36 is formed with a gas introduction port 36c for introducing a processing gas to the gas diffusion chamber 36a, and a gas supply pipe 38 is connected to the gas introduction port 36c.
  • a gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a valve group 42 and a flow rate controller group 44.
  • the gas source group 40 has a plurality of gas sources. These multiple gas sources are sources of multiple gases of different gas types.
  • the valve group 42 has a plurality of valves.
  • the flow rate controller group 44 has a plurality of flow rate controllers such as mass flow controllers.
  • the plurality of gas sources of the gas source group 40 are connected to the gas supply pipe 38 via corresponding valves included in the valve group 42 and corresponding flow controllers included in the flow controller group 44, respectively.
  • gas is supplied in a state where the gas from one or more gas sources selected from the plurality of gas sources of the gas source group 40 is controlled in flow rate via a corresponding flow rate controller and valve. Supplyed to the tube 38.
  • the gas supplied to the gas supply pipe 38 reaches the gas diffusion chamber 36a, and is introduced into the space in the processing container 12 through the gas flow hole 36b and the gas discharge hole 34a.
  • the gas source group 40, the flow rate controller group 44, the valve group 42, the gas supply pipe 38, and the upper electrode 30 constitute a gas supply unit GS according to an embodiment, and the gas supply unit GS will be described later. Connected to the first space S1.
  • an exhaust pipe 48 is connected to the bottom of the processing vessel 12, and an exhaust device 50 is connected to the exhaust pipe 48. Thereby, the exhaust device 50 is connected to the second space S2 described later.
  • the exhaust device 50 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump.
  • the plasma processing apparatus 10 may further include a control unit Cnt.
  • the control unit Cnt is a computer including a processor, a storage unit, an input device, a display device, and the like, and controls each unit of the plasma processing apparatus 10.
  • an operator can perform a command input operation and the like to manage the plasma processing apparatus 10 using the input device, and the operating status of the plasma processing apparatus 10 is visualized by the display device. Can be displayed.
  • the storage unit of the control unit Cnt causes the respective components of the plasma processing apparatus 10 to execute processes according to a control program for controlling various processes executed by the plasma processing apparatus 10 by the processor and processing conditions.
  • a program for processing, that is, a processing recipe is stored.
  • gas is supplied into the processing container 12 from one or more gas sources selected from the plurality of gas sources of the gas source group 40.
  • a high frequency electric field is generated between the lower electrode 18 and the upper electrode 30 by applying high frequency power for plasma generation to the lower electrode 18.
  • plasma of the gas supplied into the processing container 12 is generated.
  • processing of the wafer W for example, etching is performed by the generated plasma.
  • ions may be attracted to the wafer W by applying a high-frequency bias power to the lower electrode 18.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a baffle structure 60.
  • the baffle structure 60 is interposed between the mounting table 14 and the side wall 12s of the processing container 12 below the mounting region 20r.
  • the baffle structure 60 defines a first space S1 and a second space S2 in the processing container 12.
  • the first space S1 is a space including a placement area 20r on which the wafer W is placed.
  • the second space S2 is a space below the placement area 20r.
  • the gas supply unit GS described above is connected to the first space S1, and the exhaust device 50 described above is connected to the second space S2.
  • FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 2 and 3 are perspective views schematically showing the first cylindrical portion of the first member and the second cylindrical portion of the second member of the baffle structure of one embodiment.
  • 4 and 5 are broken perspective views showing the first member and the second member of the baffle structure of one embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the first cylindrical portion of the first member of the baffle structure and a part of the second cylindrical portion of the second member of the embodiment.
  • 2 and 3 are perspective views used for understanding the explanation, and the sizes of the illustrated first cylindrical portion and the second cylindrical portion, and the through holes formed in the first cylindrical portion. The size and the number are different from the actual size of the first cylindrical portion and the second cylindrical portion, and the size and the number of the through holes formed in the first cylindrical portion.
  • the baffle structure 60 includes a first member 61 and a second member 62.
  • the first member 61 is configured by coating Y 2 O 3 on the surface of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the first member 61 has a first cylindrical portion 61a, a lower annular portion 61b, and an upper annular portion 61c.
  • the first cylindrical portion 61a has a substantially cylindrical shape, and is provided such that its central axis substantially coincides with the axis Z.
  • the plate thickness of the first cylindrical portion 61a is, for example, 5 mm.
  • the outer diameter of the 1st cylindrical part 61a is 550 mm, for example.
  • the first cylindrical portion 61 a extends between the mounting table 14 and the side wall 12 s of the processing container 12.
  • the first cylindrical portion 61a has a plurality of through holes 61h.
  • the plurality of through holes 61h penetrate the first cylindrical portion 61a in the radial direction (that is, the radial direction) with respect to the axis Z.
  • the plurality of through holes 61h have a long slit shape in the vertical direction.
  • the plurality of through holes 61h are arranged in the circumferential direction with respect to the axis Z at a substantially uniform pitch so as to be distributed over the entire circumference of the first cylindrical portion 61a.
  • each of the plurality of through holes 61h that is, the width in the direction orthogonal to the vertical direction of each of the plurality of through holes 61h is approximately 3 from the viewpoint of suppressing plasma leakage into the second space S2. .5 mm or less.
  • the length in the vertical direction of each of the plurality of through holes 61h can be arbitrarily set according to the pressure adjustment range of the first space S1. For example, the length in the vertical direction of each of the plurality of through holes 61h is 30 mm.
  • the lower annular portion 61b has an annular shape.
  • the lower annular portion 61b is continuous with the lower end of the first cylindrical portion 61a, and extends radially inward from the lower end of the first cylindrical portion 61a.
  • the upper annular portion 61c has an annular shape.
  • the upper annular portion 61c is continuous with the upper end of the first cylindrical portion 61a and extends radially outward from the upper end of the first cylindrical portion 61a.
  • the first member 61 includes a first cylindrical portion 61a, a lower annular portion 61b, and an upper annular portion 61c, which are separate members.
  • the first member 61 has a separation structure, and the first cylindrical portion 61a and the lower annular portion 61c are separated. It may be a member created by assembling the annular portion 61b and the upper annular portion 61c together. Alternatively, the first member 61 may be an integrally molded member having the first cylindrical portion 61a, the lower annular portion 61b, and the upper annular portion 61c.
  • the bottom 12b of the processing container 12 includes a substantially cylindrical support 12m.
  • a cylindrical member 64 is provided above the support portion 12m.
  • the cylindrical member 64 can be made of an insulator such as ceramic.
  • the cylindrical member 64 extends along the outer peripheral surface of the support portion 16.
  • An annular member 66 is provided on the cylindrical member 64 and the support portion 16.
  • the annular member 66 may be made of an insulator such as ceramic.
  • the annular member 66 extends along the upper surface of the lower electrode 18 to the vicinity of the edge of the electrostatic chuck 20. On the annular member 66, the above-described focus ring FR is provided.
  • the inner edge portion of the lower annular portion 61 b of the first member 61 is disposed between the support portion 12 m and the cylindrical member 64.
  • the support portion 12m and the cylindrical member 64 are fixed to each other by screws, for example. Accordingly, the inner edge portion of the lower annular portion 61 b of the first member 61 is sandwiched between the support portion 12 m and the cylindrical member 64.
  • the side wall 12s of the processing container 12 includes an upper portion 12s1 and a lower portion 12s2.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a support member 68.
  • the support member 68 has a substantially ring-shaped upper part 68a and a substantially ring-shaped lower part 68c, and the upper part 68a and the lower part 68c are connected via a substantially cylindrical intermediate part. Yes.
  • the upper portion 68a of the support member 68 is sandwiched between the upper portion 12s1 and the lower portion 12s2 of the side wall 12s.
  • the lower portion 68 c of the support member 68 extends radially inward in the processing container 12.
  • the upper annular portion 61 c of the first member 61 is fixed to the lower portion 68 c of the support member 68.
  • the upper annular portion 61c of the first member 61 is fixed to the lower portion 68c of the support member 68, for example, with a screw.
  • the support member 68 includes an upper portion 68a, an intermediate portion, and a lower portion 68c that are separate members, that is, has a separation structure, and the upper portion 68a, the intermediate portion, and the lower portion 68c.
  • the members may be created by assembling each other.
  • the support member 68 may be an integrally molded member having an upper portion 68a, an intermediate portion, and a lower portion 68c.
  • the second member 62 may be configured by applying a coating such as Y 2 O 3 on the surface of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the second member 62 has a second cylindrical portion 62a and an annular portion 62b.
  • the second cylindrical portion 62a has a substantially cylindrical shape, and is provided so that the central axis thereof substantially coincides with the axis Z.
  • the second cylindrical portion 62a has an inner diameter that is larger than the outer diameter of the first cylindrical portion 61a.
  • the inner diameter of the second cylindrical portion 62a is 550.4 mm
  • the plate thickness of the second cylindrical portion 62a is 5 mm.
  • the annular portion 62b of the second member 62 has a substantially ring shape.
  • the annular portion 62b extends radially outward from the lower end of the second cylindrical portion 62a.
  • the second member 62 has a second cylindrical portion 62a and an annular portion 62b which are separate members, that is, has a separation structure, and is created by assembling the second cylindrical portion 62a and the annular portion 62b to each other. It may be a member. Alternatively, an integrally molded member having the second cylindrical portion 62a and the annular portion 62b may be used.
  • the annular portion 62b of the second member 62 is connected to a shaft body 69 as shown in FIG.
  • the shaft body 69 is a feed screw in one embodiment, and the annular portion 62b is connected to the shaft body 69 via a nut.
  • the shaft body 69 is connected to the drive device 70.
  • the drive device 70 is, for example, a motor.
  • the driving device 70 moves the second member 62 up and down along the shaft body 69.
  • the second cylindrical portion 62a of the second member 62 moves up and down within a region including the gap between the first cylindrical portion 61a of the first member 61 and the side wall 12s of the processing container 12. ing.
  • a plurality of shaft bodies arranged in the circumferential direction may be coupled to the annular portion 62 b of the second member 62.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of the first member, the second member, and the shaft body.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of a mechanism that realizes vertical movement of the second member.
  • FIGS. 7 and 8 an example of a mechanism that realizes the vertical movement of the second member will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 8 illustration of some components such as a coupler C1 and a coupler C2 to be described later is omitted.
  • the shaft body 69 includes a threaded portion 69a, a shaft portion 69b, a coupler C1, and a coupler C2.
  • the shaft portion 69b has a substantially cylindrical shape and extends in the vertical direction.
  • the upper end of the shaft part 69 b is located in the processing container 12, and the lower end of the shaft part 69 b passes through the bottom part 12 b of the processing container 12 and is located outside the processing container 12.
  • the lower end of the shaft portion 69b is connected to a rotation drive shaft 70a of a drive device 70 (a motor in one example) via a coupler C1.
  • a sealing mechanism SL such as a magnetic fluid seal is provided between the shaft portion 69 b and the bottom portion 12 b of the processing container 12.
  • the upper end of the shaft portion 69b is connected to the lower end of the screw portion 69a via the coupler C2.
  • the screw part 69a extends in the vertical direction above the shaft part 69b.
  • a nut 62n that is screwed into the threaded portion 69a is attached to the annular portion 62b of the second member 62.
  • one or more shaft bodies 80 may be provided separately from the shaft body 69.
  • the shaft body 80 has a substantially columnar shape, and extends in the vertical direction through a through hole provided in the annular portion 62 b of the second member 62.
  • a bearing may be interposed between the shaft body 80 and the annular portion 62 b of the second member 62.
  • the shaft body 80 can be fixed to the bottom 12b of the processing container 12 at the lower end and fixed to the support member 68 at the upper end, for example.
  • the shaft body 80 is arranged in the circumferential direction with respect to the axis Z together with the shaft body 69.
  • the shaft body 69 and the three shaft bodies 80 two shaft bodies 80 are depicted in FIG.
  • the number of shaft bodies 80 is not limited to three. Further, a plurality of mechanisms including the shaft body 69, the coupler C1, the coupler C2, the sealing mechanism SL, and the driving device 70 may be arranged in the circumferential direction.
  • the second cylindrical portion 62a moves downward, the plurality of through holes 61h formed in the first cylindrical portion 61a face the second cylindrical portion 62a. That is, it is not shielded by the second cylindrical portion 62a, and is in a state of directly communicating with the second space S2. That is, the first space S1 is in communication with the second space S2 only through the plurality of through holes 61h. In this state, the conductance of the gas flow path interposed between the first space S1 and the second space S2 is increased. Therefore, the pressure in the first space S1 is close to the pressure in the second space S2, and the pressure in the first space S1 can be set to a low pressure.
  • the length GW in the radial direction of the gap GP between the first cylindrical portion 61a and the second cylindrical portion 62a can be set to a length of 0.4 mm, for example.
  • FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of a control system related to the baffle structure.
  • the driving device 70 can be controlled by the control unit Cnt.
  • the control unit Cnt receives signals from the displacement meter 90, the pressure gauge 92, and the pressure gauge 94.
  • the change meter 90 measures the distance from the position in the vertical direction of the second member 62 or the reference position, and sends a signal indicating the measurement result to the control unit Cnt.
  • the pressure gauge 92 measures the pressure in the first space S1 and sends a signal indicating the measurement result to the control unit Cnt.
  • the pressure gauge 94 measures the pressure in the second space S2, and sends a signal indicating the measurement result to the control unit Cnt.
  • the control unit Cnt receives the pressure in the first space S1 specified by the recipe, the signal indicating the measurement result of the displacement meter 90, the signal indicating the measurement result of the pressure gauge 92, and the signal indicating the measurement result of the pressure gauge 94. Then, a signal is sent to the driving device 70, and the vertical position of the second member 62 by the driving device 70 is controlled so that the pressure in the first space S1 becomes the pressure specified by the recipe.
  • the plasma processing apparatus 10 by adjusting the vertical positional relationship between the first cylindrical portion 61a of the first member 61 and the second cylindrical portion 62a of the second member 62, the plurality of through holes 61h are formed in the first direction. It is possible to adjust the ratio of shielding with respect to the second space S2 by the two cylindrical portions 62a. Thereby, the conductance between 1st space S1 and 2nd space S2 can be adjusted.
  • the conductance between the first space S1 and the second space S2 is mainly the gap GP between the two cylindrical portions. Is defined by the conductance. Therefore, even if the length in the radial direction of the gap GP between the first cylindrical portion 61a of the first member 61 and the second cylindrical portion 62a of the second member 62 is a certain length, that is, the gap GP. Therefore, a small conductance can be obtained between the first space S1 and the second space S2 without requiring strict accuracy.
  • the first member 61 and the second member 62 have a cylindrical structure, so that Hard to bend. Therefore, even if the second member 62 is moved, the contact between the first cylindrical portion 61a and the second cylindrical portion 62a hardly occurs, and the generation of particles can be suppressed. Further, since the second member 62 can be formed thin, the second member 62 can be moved at high speed. Furthermore, since the plurality of through holes 1h are arranged in the circumferential direction, it is possible to reduce variation in the exhaust amount in the circumferential direction.
  • the control unit Cnt performs the first control and the second control.
  • the control unit Cnt controls the driving device 70 so as to set the position of the second member 62 in the vertical direction to the first position.
  • the control unit Cnt controls the driving device 70 so as to set the position of the second member 62 in the vertical direction to a second position different from the first position.
  • the first position may be a position above the second position or a position below.
  • the pressure of the first space S1 is set to one of high pressure and low pressure by moving the second member 62 to the first position in the first control, and the first space S1.
  • the wafer W can be processed. Further, by moving the second member 62 to the second position in the second control, the pressure in the first space S1 is set to the other of the high pressure and the low pressure, and the wafer W is processed in the first space S1. Can do.
  • the first control and the second control may be alternately repeated.
  • the control unit Cnt causes the gas supply unit GS to supply the first gas in the first control, and causes the gas supply unit GS to supply the second gas in the second control.
  • the second gas is a gas different from the first gas, that is, a gas having a composition different from that of the first gas.
  • the first control and the second control may be alternately repeated.
  • a deposition gas is used as the first gas, and a corrosive gas is used as the second gas, so that the protective film is deposited on the film of the wafer W.
  • the process and the etching process of the film of the wafer W can be performed alternately.
  • the pressure to be set as the pressure of the first space S1 in the deposition processing is different from the pressure to be set as the pressure of the first space S1 in the etching processing. Therefore, the plasma processing can be performed in the same plasma processing apparatus 10 by alternately executing the first control and the second control.
  • the plasma processing apparatus 10 it is possible to shorten the transition time required for switching the pressure in the first space S1 between such a deposition process and an etching process.
  • the plasma treatment of the second example can be used for the purpose of successively etching the films of two different film types on the wafer W.
  • the gas type of the gas to be used in the etching of one film and the pressure in the first space S1 are the same as those of the gas to be used in the etching of the other film It is different from the pressure of S1. Therefore, by alternately executing the first control and the second control, it is possible to perform such plasma processing in the same plasma processing apparatus 10.
  • the plasma processing apparatus 10 it is possible to shorten the transition time required for switching the pressure of the first space S1 for switching from etching one film to etching the other film.
  • the shape of the plurality of through holes 61h formed in the first cylindrical portion 61a may be any shape as long as the shape is long in the vertical direction.
  • the shape of the through hole 61h may be an inverted triangular shape whose width becomes narrower as it goes downward.
  • the shape of the through hole 61h may be a rhombus.
  • the moving speed of the second member 62 by the driving device 70 may be constant speed or may change non-linearly.
  • the pressure in the first space S1 during movement of the second member 62 can be changed linearly or nonlinearly.
  • the driving device 70 is a motor, and the second member 62 is moved by driving the shaft body 69 that is a feed screw.
  • the driving device 70 moves the second member 62 up and down. It may be a hydraulic or pneumatic cylinder for moving.
  • the first high frequency power supply HFS is electrically connected to the lower electrode 18, but the first high frequency power supply HFS is electrically connected to the upper electrode 30. May be.
  • the plasma processing apparatus 10 of the above-described embodiment is a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus to which the idea disclosed by the description of the above-described embodiment can be applied is an arbitrary type of plasma.
  • an inductively coupled plasma processing apparatus or a plasma processing apparatus using surface waves such as microwaves may be used.
  • the pressure in the first space S1 and the pressure in the second space S2 were calculated under the following conditions.
  • the “shielded state” described below indicates a state in which the second cylindrical portion 62a faces the entire through hole 61h, and thus the through hole 61h is shielded by the second cylindrical portion 62a. .
  • the pressure in the first space S1 was 420 mTorr (5.6 ⁇ 10 1 Pa).
  • the pressure in the second space S2 was 19.5 mTorr (2.6 Pa). Therefore, according to the plasma processing apparatus 10, the differential pressure between the first space S1 and the second space S2 can be increased, and as a result, the pressure of the first space S1 can be set to a high pressure. It was confirmed that.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the comparative simulation 1, and shows the baffle plate 101 and the baffle plate 102 by expanding the circumferential direction in the horizontal direction in FIG.
  • the thicknesses of both the baffle plate 101 and the baffle plate 102 were set to 3.5 mm.
  • 3000 through holes 101h having a diameter of 3.5 mm are formed, and each of the through holes 101h is arranged in the radial direction.
  • a configuration in which 200 sets of through-hole groups were evenly arranged in the circumferential direction was simulated.
  • a configuration in which 200 through holes 102h having a long hole shape in the radial direction are arranged at an equal pitch in the circumferential direction was simulated.
  • the length of the through hole 102h in the radial direction was 60 mm, and the width was set to 3.5 mm.
  • the first space is changed while changing the flow rate of the N 2 gas both when the length L of the gap between the baffle plate 101 and the baffle plate 102 is set to 0.1 mm and when set to 0.6 mm.
  • the pressure of S1 was calculated.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the results of the simulation 1 for comparison.
  • the horizontal axis indicates the flow rate of N 2 gas
  • the vertical axis indicates the pressure in the first space S1.
  • the “shielded state” indicates a state where the through hole 101h of the baffle plate 101 and the through hole 102h of the baffle plate 102 do not face each other as shown in FIG. Indicates a state in which the through hole 102 h of the baffle plate 102 faces the entire area of the through hole 101 h of the baffle plate 101.
  • “L” indicates the length of the gap between the baffle plate 101 and the baffle plate 102.
  • the pressure in the first space S1 could only be increased to a pressure of about 70 mm Torr (9.333 Pa). Further, when the length L of the gap between the baffle plate 101 and the baffle plate 102 is 0.1 mm, when a large amount of N 2 gas is supplied in a shielded state, the pressure in the first space S1 is reduced. The pressure could be increased to about 130 mm Torr (17.33 Pa).
  • the pressure in the first space S1 is obtained as a result of the simulation 1 of the plasma processing apparatus 10 described above. It was considerably lower than the pressure in one space S1.
  • setting the gap length L between the baffle plate 101 and the baffle plate 102 to be 0.1 mm is not a realistic setting because a situation such as contact between the baffle plate 101 and the baffle plate 102 is brought about. . From this, the superiority of the plasma processing apparatus 10 was confirmed.
  • the plasma processing apparatus 10 including the baffle structure 60 including the first cylindrical portion 61a and the second cylindrical portion 62a having the same dimensions as those set in the simulation 1 50 sccm of N 2 gas is supplied into the processing vessel 12.
  • the gain G when the frequency (hereinafter simply referred to as “frequency”) for alternately switching between the open state and the shield-like body was set to various frequencies was obtained.
  • the “open state” is a state where the through hole 61h does not face the second cylindrical portion 62a.
  • “Gain G” is defined by the following equation (1).
  • comparative simulation 2 was performed.
  • an exhaust device is provided for a plasma processing apparatus different from the plasma processing apparatus 10 in that an annular plate-shaped baffle plate is provided between the side wall 12 s of the processing vessel 12 and the mounting table 14 instead of the baffle structure 60.
  • an annular plate-shaped baffle plate is provided between the side wall 12 s of the processing vessel 12 and the mounting table 14 instead of the baffle structure 60.
  • the opening degree of the pressure control valve of 50 By adjusting the opening degree of the pressure control valve of 50, a shield-like body and an open state are formed, and various frequencies for alternately switching between the shield-like body and the open state are set, and the gain G is similarly obtained.
  • the inner diameter of the baffle plate was set to 400 mm
  • the outer shape of the baffle plate was set to 520 mm
  • the thickness of the baffle plate was set to 6 mm.
  • the baffle plate was an annular plate in which 6000 through holes having a diameter of 3 mm were evenly distributed. Moreover, in the comparative simulation 2, the state in which the pressure control valve of the exhaust device 50 has the minimum opening is set as the shielding state, and the state in which the pressure control valve of the exhaust device 50 has the maximum opening is in the open state. .
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of simulation 2 and comparative simulation 2.
  • the horizontal axis indicates the frequency at which the open state and the shielding body are switched alternately
  • the vertical axis indicates the gain G.
  • the open state and the shield-like body are alternately switched by adjusting the opening degree of the pressure control valve of the exhaust device 50.
  • the switched comparative simulation 2 it was possible to suppress a decrease in gain accompanying an increase in frequency.
  • simulation 2 even when the frequency was 0.1 kHz, there was substantially no gain reduction, and even when the frequency was 1 kHz, a gain of ⁇ 20 dB was obtained. Therefore, according to the plasma processing apparatus 10, it was confirmed that a large increase / decrease in pressure can be realized at a high frequency.
  • Comparative Experimental Example 1 500 sccm of N 2 gas is supplied into the processing vessel 12 of the plasma processing apparatus different from the plasma processing apparatus 10 of Experimental Example 1 in that the baffle plate of the simulation 2 is used instead of the baffle structure 60.
  • the shield-like body was formed from the open state by controlling the pressure control valve of the exhaust device 50. And the time-dependent change of the pressure of 1st space S1 was observed. Further, the pressure rising time in the first space S1 and the pressure stabilization time in the first space S1 were obtained.
  • the state in which the pressure control valve of the exhaust device 50 has the minimum opening is used as the shielding member, and the state in which the pressure control valve of the exhaust device 50 has the maximum opening is in the open state. did.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of Experimental Example 1 and Comparative Experimental Example 1.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the pressure in the first space S1.
  • FIG. 13 also shows the change over time of the pressure in the first space S1 of Experimental Example 1 and the change over time of the pressure of the first space S1 of Comparative Experimental Example 1.
  • the stabilization time and rise time of Comparative Experimental Example 1 are 13.5 seconds and 6.7 seconds, respectively, while the stabilization time and rise time of Experimental Example 1 are 4.6 seconds and 2 seconds, respectively. 3 seconds.
  • Experimental Example 2 500 sccm of N 2 gas is supplied into the processing vessel 12 of the plasma processing apparatus similar to that of Experimental Example 1, and the pressure of the first space S1 is changed by the movement of the second member 62 to the open state of Experimental Example 1. From 20 mTorr higher than the pressure in the first space S1 at 120 mTorr changed from 120 mTorr lower than the pressure in the first space S1 in the shielded state of Experimental Example 1, changes in the pressure in the first space S1 over time were observed. Further, the pressure stabilization time of the first space S1 and the pressure rise time of the first space S1 were obtained.
  • the rise time is the pressure difference from the point in time when the amount of increase from the initial value of the pressure in the first space S1 reaches 10% of the pressure difference between the initial value and the ultimate pressure in the first space S1.
  • the stabilization time is a time until substantially no change is observed in the pressure of the first space S1 after the shield is formed.
  • Comparative Experimental Example 2 500 sccm of N 2 gas is supplied into the processing vessel 12 of the plasma processing apparatus similar to Comparative Experimental Example 1, and the pressure in the first space S1 is controlled from 20 mTorr by controlling the pressure control valve of the exhaust device 50. By changing the pressure to 120 mTorr, the change with time of the pressure in the first space S1 was observed. Further, the pressure stabilization time of the first space S1 and the pressure rise time of the first space S1 were obtained.
  • FIG. 14 is a diagram showing the results of Experimental Example 2 and Comparative Experimental Example 2.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the pressure in the first space S1.
  • FIG. 14 shows the change over time of the pressure in the first space S1 of Experimental Example 2 and the change over time of the pressure of the first space S1 of Comparative Experimental Example 2.
  • the speed at which the pressure in the first space S1 increases is high, and the time for the pressure in the first space S1 to stabilize to the pressure of 120 mTorr is large. It was shortened to.
  • the stabilization time and rise time of Comparative Experimental Example 2 are 1.92 seconds and 1.09 seconds, respectively
  • the stabilization time and rise time of Experimental Example 1 are 0.93 seconds and 0 respectively. .42 seconds.
  • Experimental Example 3 the same plasma processing apparatus as in Experimental Example 1 was used, and the relationship between the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing container 12 and the pressure in the first space S1 was obtained in each of the shield and the open state. It was.
  • Comparative Experimental Example 3 the same plasma processing apparatus as in Comparative Experimental Example 1 was used, and the relationship between the flow rate of N 2 gas supplied into the processing container 12 and the pressure in the first space S1 in each of the shield and the open state. Asked.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the results of Experimental Example 3 and Comparative Experimental Example 3.
  • the horizontal axis indicates the flow rate of N 2 gas
  • the vertical axis indicates the pressure in the first space S1.
  • the relationship between the pressure of the N 2 gas flow rate and the first space S1 in the open state of Experimental Example 3 the pressure of the N 2 gas flow rate and the first space S1 in the open state of Comparative Experiment Example 3 The relationship was almost the same. From this, it was confirmed that according to the baffle structure 60 used in Experimental Example 3, the same pressure controllability as the pressure control valve of the exhaust device 50 can be obtained in the low pressure region.
  • the relationship between the flow rate of N 2 gas and the pressure in the first space S1 in the shielding state of Experimental Example 3 shows that the N 2 gas in the shielding state of Comparative Experimental Example 3 when the flow rate of N 2 gas is 500 sccm or less.
  • the flow rate and the pressure in the first space S1 were substantially the same.
  • the baffle structure 60 used in Experimental Example 3 has a higher pressure in the first space S1 than the pressure control valve of the exhaust device 50 used in Comparative Experimental Example 3.
  • the pressure could be set. From this, it was confirmed that according to the baffle structure 60 used in Experimental Example 3, the pressure control valve of the exhaust device 50 can also have excellent pressure controllability in the high pressure region.
  • SYMBOLS 10 Plasma processing apparatus, 12 ... Processing container, 12s ... Side wall, 14 ... Mounting stand, 18 ... Lower electrode, 20 ... Electrostatic chuck, 20r ... Mounting area, 30 ... Upper electrode, GS ... Gas supply part, 50 ... Exhaust device 60 ... baffle structure 61 ... first member 61a ... first cylindrical portion 61h ... through hole 62 ... second member 62a ... second cylindrical portion 69 ... shaft body 70 ... driving device Cnt ... control unit, S1 ... first space, S2 ... second space.

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Abstract

　一実施形態のプラズマ処理装置では、載置台と処理容器との間にバッフル構造が設けられている。バッフル構造は、第１部材及び第２部材を有している。第１部材は、載置台と処理容器との間において延びる第１円筒部を有しており、当該第１円筒部には、鉛直方向に長尺の複数の貫通孔が周方向に配列するよう形成されている。第２部材は、第１部材の円筒部の外径よりも大径の内径をもつ第２円筒部を有している。第２部材は、駆動装置によって、第１部材と処理容器との間の間隙を含む領域において上下に移動される。

Description

プラズマ処理装置
　本発明の実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
　半導体デバイス又はＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）といった電子デバイスの製造においては、被処理体の加工のために、被処理体に対してプラズマ処理が行われる。プラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置は、一般的に、処理容器、載置台、ガス供給部、及び排気装置を有している。載置台は、処理容器内に設けられており、ガス供給部及び排気装置は、処理容器内の空間に接続されている。
　近年、異なる圧力条件の二以上のプラズマ処理を一つのプラズマ処理装置において連続的に行うことが要請されている。このような圧力変化を伴うプラズマ処理では、圧力を変化させる期間、即ち遷移時間を短くすることが必要である。そのためには、被処理体を配置する空間の体積を小さくすることが必要である。
　このような要請に応えるプラズマ処理装置として、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置が提案されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、載置台と処理容容器との間に介在する二つのバッフル板を有している。二つのバッフル板の上方の第１空間は被処理体が配置される領域を含んでおり、当該第１空間にはガス供給部が接続されている。また、二つのバッフル部材の下方の第２空間には排気装置が接続されている。
　二つのバッフル板は、水平方向に延在する環状板であり、これら二つのバッフル板には、複数の開口が形成されており、これら開口は周方向に配列されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、二つのバッフル板のうち一方を周方向に回転させることにより、二つのバッフル板の開口の鉛直方向における重なりの程度が調整される。これにより、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、第１空間と第２空間との間のコンダクタンスが調整されて、第１空間の圧力が調整される。
特開２００１－１９６３１３号公報
　ところで、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、二つのバッフル板の間の間隔を極端に小さくしなければ、第１空間の圧力を高い圧力に設定することはできない。即ち、二つのバッフル板の間の間隔を極端に小さくしなければ、第１空間と第２空間との間のコンダクタンスを小さくすることができない。しかしながら、二つのバッフル板の間の間隔が狭くなると、これらバッフル板同士が接触し、パーティクルが発生し得る。
　また、二つのバッフル板同士の接触を許容するために、或いは、二つのバッフル板を両者の間の間隙が小さくなるように精度よく作成するためには、これら二つのバッフル板の厚さを大きくする必要がある。しかしながら、二つのバッフル板の厚さが大きい場合には、両者の開口が完全に重なるように二つのバッフル板を配置しても、第１空間と第２空間との間のコンダクタンスが小さくなるので、第１空間の圧力を低くすることができなくなる。第１空間の圧力を低くするためには、二つのバッフル板の開口のサイズを大きくする必要があるが、開口のサイズが大きくなると第２空間にプラズマが侵入することとなる。また、二つのバッフル板の厚さを大きくすると、これに伴うバッフル板の重量増大に対応するために、バッフル板の駆動装置が大型化する。したがって、バッフル板の厚さを大きくすること、また、バッフル板に形成される開口のサイズを大きくすることは、現実的ではない。
　よって、被処理体が配置される空間の圧力の調整範囲を大きくすることが可能なプラズマ処理装置が必要となっている。
　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、バッフル構造、ガス供給部、排気装置、及び駆動装置を備えている。載置台は、処理容器内に設けられており、被処理体が載置される載置領域を有している。バッフル構造は、載置領域よりも下方で載置台と処理容器との間に介在して、処理容器内に、載置領域を含む第１空間と載置領域よりも下方の第２空間とを規定する。バッフル構造は、第１部材及び第２部材を有している。第１部材は、載置台と処理容器との間において延びる第１円筒部を有しており、当該第１円筒部には、鉛直方向に長尺の複数の貫通孔が周方向に配列するよう形成されている。第２部材は、第１部材の円筒部の外径よりも大径の内径を有する第２円筒部を含んでいる。ガス供給部は、第１空間に接続されている。排気装置は、第２空間に接続されている。駆動装置は、第１部材と処理容器との間の間隙を含む領域で第２円筒部を上下に移動させる。
　一側面に係るプラズマ処理装置では、第１部材の第１円筒部と第２部材の第２円筒部との鉛直方向における位置関係を調整することにより、第１円筒部の貫通孔が第２円筒部によって第２空間に対して遮蔽される割合を調整することができる。これにより、第１空間と第２空間との間のコンダクタンスを調整することができる。また、第１円筒部に形成された貫通孔の全体に第２円筒部が面している状態では、第１空間と第２空間との間のコンダクタンスは、二つの円筒部の間のコンダクタンスによって規定されるので、第１円筒部と第２円筒部との間の間隙がある程度の長さを有していても、即ち、当該間隙に厳しい精度を要求することなく、第１空間と第２空間との間に小さなコンダクタンスを得ることができる。一方、第１円筒部の貫通孔に第２円筒部が面していない状態では、第１空間と第２空間との間に大きいコンダクタンスが得られる。故に、一側面に係るプラズマ処理装置によれば、被処理体が配置される第１空間の圧力の調整範囲を大きくすることが可能である。
　また、第１部材及び第２部材には、それらの径方向に圧力が加わるが、これら部材は円筒形状の構造を有しているので、圧力に対して撓み難い。したがって、第２部材の移動による第１円筒部と第２円筒部との接触が発生し難く、パーティクルの発生が抑制され得る。また、第２部材を薄く形成することができるので、第２部材を高速に移動させることが可能となる。さらに、第１円筒部の貫通孔は周方向に配列されているので、周方向における排気量のバラツキを低減することも可能である。
　一実施形態では、プラズマ処理装置は、駆動装置を制御する制御部を更に備え得る。制御部は、第２部材の鉛直方向における位置を第１の位置に設定するよう駆動装置を制御する第１制御と、第２部材の鉛直方向における位置を第１の位置とは異なる第２の位置に設定するよう駆動装置を制御する第２制御と、を実行し得る。この実施形態では、第１制御において第１空間に設定される圧力とは異なる圧力に、第２制御において第１空間の圧力を設定することができる。したがって、低い圧力及び高い圧力のうち一方の圧力下でプラズマ処理装置を用いて被処理体を処理した後に、同一のプラズマ処理装置内で、低い圧力及び高い圧力のうち他方の圧力下で被処理体を処理することができる。これにより、同一のプラズマ処理装置において圧力を変更しつつ被処理体を処理することが可能である。
　一実施形態では、制御部は、ガス供給部を更に制御することができ、第１制御においてガス供給部に、第１のガスを供給させ、第２制御においてガス供給部に第１のガスと異なる第２のガスを供給させてもよい。この実施形態によれば、同一のプラズマ処理装置を用いてガス種及び圧力を変更しつつ被処理体を処理することが可能となる。
　以上説明したように、被処理体が配置される空間の圧力の調整範囲を大きくすることが可能な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図である。 一実施形態のバッフル構造の第１部材の第１円筒部及び第２部材の第２円筒部を概略的に示す斜視図である。 一実施形態のバッフル構造の第１部材の第１円筒部及び第２部材の第２円筒部を概略的に示す斜視図である。 一実施形態のバッフル構造の第１部材及び第２部材を示す破断斜視図である。 一実施形態のバッフル構造の第１部材及び第２部材を示す破断斜視図である。 一実施形態のバッフル構造の第１部材の第１円筒部の一部及び第２部材の第２円筒部の一部を拡大して示す断面図である。 第１部材、第２部材、及び軸体の一例を示す断面図である。 第２部材の上下動を実現する機構の一例を概略的に示す斜視図である。 バッフル構造に関連する制御系の一実施形態を示す図である。 比較シミュレーション１について説明するための図である。 比較シミュレーション１の結果を示す図である。 シミュレーション２及び比較シミュレーション２の結果を示す図である。 実験例１及び比較実験例１の結果を示すグラフである。 実験例２及び比較実験例２の結果を示すグラフである。 実験例３及び比較実験例３の結果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には、プラズマ処理装置１０の縦断面構造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、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。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、例えば、その表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウムから構成されている。処理容器１２は、側壁１２ｓを有している。側壁１２ｓは略円筒形状を有している。側壁１２ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線Ｚに略一致している。側壁１２ｓには、ウエハＷの搬入又は搬出のための開口１２ｇが設けられている。この開口１２ｇはゲートバルブ５２により開閉可能となっている。
　処理容器１２内には、載置台１４が設けられている。一実施形態では、載置台１４は、支持部１６によって支持されている。支持部１６は、略円筒形状の絶縁性の部材であり、処理容器１２の底部から上方に延在している。一実施形態では、支持部１６は、載置台１４の下側周縁部分に接して当該載置台１４を支持している。
　載置台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を含んでいる。下部電極１８は、略円盤形状を有しており、導体から構成されている。下部電極１８には、整合器ＭＵ１を介して第１の高周波電源ＨＦＳが接続されている。第１の高周波電源ＨＦＳは、主としてプラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、２７～１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。整合器ＭＵ１は、第１の高周波電源ＨＦＳの出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
　また、下部電極１８には、整合器ＭＵ２を介して第２の高周波電源ＬＦＳが接続されている。第２の高周波電源ＬＦＳは、主としてウエハＷへのイオン引き込み用の高周波電力（高周波バイアス電力）を発生して、当該高周波バイアス電力を下部電極１８に供給する。高周波バイアス電力の周波数は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、一例においては３ＭＨｚである。整合器ＭＵ２は、第２の高周波電源ＬＦＳの出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
　下部電極１８上には、静電チャック２０が設けられている。静電チャック２０は、導電膜である電極２０ａを一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。電極２０ａには、直流電源２２がスイッチＳＷを介して電気的に接続されている。この静電チャック２０の上面は、被処理体であるウエハＷが載置される載置領域２０ｒを構成している。この静電チャック２０の電極２０ａに直流電源２２から直流電圧が印加されると、静電チャック２０はクーロン力等の静電力によって、載置領域２０ｒ上に載置されたウエハＷを吸着する。
　また、プラズマ処理装置１０では、ウエハＷのエッジを囲むようにフォーカスリングＦＲが設けられる。フォーカスリングＦＲは、例えば、シリコン、又は石英から構成され得る。
　下部電極１８の内部には、流路１８ａが形成されている。流路１８ａには、外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒、例えば冷却水が供給される。流路１８ａに供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように循環される冷媒の温度を制御することにより、静電チャック２０上に載置されたウエハＷの温度が制御される。
　また、載置台１４には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８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の上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
　また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、下部電極１８の上方において、当該下部電極１８と対向配置されている。下部電極１８と上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。
　上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の天井部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は、処理容器１２内の空間に面しており、複数のガス吐出孔３４ａを提供している。電極板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構成され得る。
　電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６にはガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口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、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介してガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。これら複数のガスソースは、異なるガス種の複数のガスのソースである。バルブ群４２は、複数のバルブを有している。流量制御器群４４は、マスフローコントローラといった複数の流量制御器を有している。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２に含まれる対応のバルブ、及び流量制御器群４４に含まれる対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
　プラズマ処理装置１０では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスが、対応の流量制御器及びバルブを介して、流量制御された状態で、ガス供給管３８に供給される。ガス供給管３８に供給されたガスは、ガス拡散室３６ａに至り、ガス通流孔３６ｂ及びガス吐出孔３４ａを介して処理容器１２内の空間に導入される。なお、ガスソース群４０、流量制御器群４４、バルブ群４２、ガス供給管３８及び上部電極３０は、一実施形態に係るガス供給部ＧＳを構成しており、当該ガス供給部ＧＳは、後述する第１空間Ｓ１に接続されている。
　また、図１に示すように、処理容器１２の底部には排気管４８が接続されており、当該排気管４８には排気装置５０が接続されている。これにより、排気装置５０は後述する第２空間Ｓ２に接続される。この排気装置５０は、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
　また、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。この制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０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、また、表示装置により、プラズマ処理装置１０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Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１０の各構成部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
　このプラズマ処理装置１０では、ウエハＷを処理するために、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから処理容器１２内にガスが供給される。そして、下部電極１８にプラズマ生成用の高周波電力が与えられることにより、下部電極１８と上部電極３０との間に高周波電界が発生する。この高周波電界により、処理容器１２内に供給されたガスのプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマにより、ウエハＷの処理、例えば、エッチングが行われる。なお、下部電極１８に高周波バイアス電力を与えることにより、イオンをウエハＷに対して引き込んでもよい。
　図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、バッフル構造６０を更に備えている。バッフル構造６０は、載置領域２０ｒよりも下方において載置台１４と処理容器１２の側壁１２ｓとの間に介在している。バッフル構造６０は、処理容器１２内において第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２を規定している。第１空間Ｓ１は、ウエハＷがその上に載置される載置領域２０ｒを含む空間である。第２空間Ｓ２は、載置領域２０ｒよりも下方の空間である。第１空間Ｓ１には、上述したガス供給部ＧＳが接続されており、第２空間Ｓ２には、上述した排気装置５０が接続されている。
　以下、図１と共に、図２、図３、図４、図５、及び図６を参照する。図２及び図３は、一実施形態のバッフル構造の第１部材の第１円筒部及び第２部材の第２円筒部を示す概略的に示す斜視図である。図４及び図５は、一実施形態のバッフル構造の第１部材及び第２部材を示す破断斜視図である。図６は、一実施形態のバッフル構造の第１部材の第１円筒部の一部及び第２部材の第２円筒部の一部を拡大して示す断面図である。なお、図２及び図３は、説明の理解のために用いた斜視図であり、図示された第１円筒部及び第２円筒部のサイズ、並びに、第１円筒部に形成された貫通孔のサイズ及び個数は、実際の第１円筒部及び第２円筒部のサイズ、並びに、第１円筒部に形成された貫通孔のサイズ及び個数とは異なっている。
　図１、図４、及び図５に示すように、バッフル構造６０は、第１部材６１及び第２部材６２を含んでいる。第１部材６１は、アルミニウム又はステンレスといった金属の表面にＹ２Ｏ３といった被覆を施すことによって構成されている。第１部材６１は、第１円筒部６１ａ、下側環状部６１ｂ、及び上側環状部６１ｃを有している。
　図１、及び、図２～図５に示すように、第１円筒部６１ａは、略円筒形状を有しており、その中心軸線が軸線Ｚに略一致するように設けられている。第１円筒部６１ａの板厚は、例えば５ｍｍである。また、第１円筒部６１ａの外径は、例えば５５０ｍｍである。図１に示すように、第１円筒部６１ａは、載置台１４と処理容器１２の側壁１２ｓとの間で延在している。
　図１、及び、図２～図５に示すように、第１円筒部６１ａには、複数の貫通孔６１ｈが形成されている。複数の貫通孔６１ｈは、第１円筒部６１ａを軸線Ｚに対して放射方向（即ち、径方向）に貫通している。複数の貫通孔６１ｈは、鉛直方向において長尺のスリット形状を有している。これら複数の貫通孔６１ｈは、第１円筒部６１ａの全周にわたって分布するように、略均等なピッチで軸線Ｚに対して周方向に配列されている。
　なお、複数の貫通孔６１ｈの各々の幅、即ち、複数の貫通孔６１ｈの各々の鉛直方向に直交する方向における幅は、第２空間Ｓ２へのプラズマの漏れを抑制する観点からは、略３．５ｍｍ以下であり得る。また、複数の貫通孔６１ｈ各々の鉛直方向における長さは、第１空間Ｓ１の圧力の調整範囲に応じて任意に設定され得る。例えば、複数の貫通孔６１ｈの各々の鉛直方向における長さは、３０ｍｍである。
　図１、図４、及び図５に示すように、下側環状部６１ｂは、環形状を有している。下側環状部６１ｂは、第１円筒部６１ａの下端に連続しており、当該第１円筒部６１ａの下端から径方向内側に延在している。また、上側環状部６１ｃは、環形状を有している。上側環状部６１ｃは、第１円筒部６１ａの上端に連続しており、当該第１円筒部６１ａの上端から径方向外側に延在している。なお、第１部材６１は、別個の部材である第１円筒部６１ａ、下側環状部６１ｂ、及び上側環状部６１ｃを有し、即ち、分離構造を有し、第１円筒部６１ａ、下側環状部６１ｂ、及び上側環状部６１ｃが互いに組み付けられることによって作成された部材であってもよい。或いは、第１部材６１は、第１円筒部６１ａ、下側環状部６１ｂ、及び上側環状部６１ｃを有する一体成型の部材であってもよい。
　また、図１に示すように、処理容器１２の底部１２ｂは、略円筒形状の支持部１２ｍを含んでいる。この支持部１２ｍの上方には、筒状部材６４が設けられている。筒状部材６４は例えばセラミックといった絶縁体から構成され得る。筒状部材６４は、支持部１６の外周面に沿って延在している。また、筒状部材６４及び支持部１６上には、環状部材６６が設けられている。環状部材６６は、例えばセラミックといった絶縁体から構成され得る。この環状部材６６は、下部電極１８の上面に沿って静電チャック２０のエッジの近傍まで延びている。環状部材６６上には上述したフォーカスリングＦＲが設けられている。
　第１部材６１の下側環状部６１ｂの内縁部は、支持部１２ｍと筒状部材６４との間に配置されている。支持部１２ｍ及び筒状部材６４は、例えば、ねじによって互いに固定される。これにより、支持部１２ｍと筒状部材６４との間に、第１部材６１の下側環状部６１ｂの内縁部が挟持される。
　また、処理容器１２の側壁１２ｓは、上側部分１２ｓ１及び下側部分１２ｓ２を含んでいる。また、プラズマ処理装置１０は、支持部材６８を備えている。支持部材６８は、略環形状の上側部分６８ａ及び略環形状の下側部分６８ｃを有しており、これら上側部分６８ａ及び下側部分６８ｃは、略円筒形状の中間部分を介して接続されている。支持部材６８の上側部分６８ａは、側壁１２ｓの上側部分１２ｓ１と下側部分１２ｓ２との間に挟持されている。また、支持部材６８の下側部分６８ｃは、処理容器１２内において径方向内側に延在している。この支持部材６８の下側部分６８ｃには、第１部材６１の上側環状部６１ｃが固定されている。第１部材６１の上側環状部６１ｃは、例えばねじにより、支持部材６８の下側部分６８ｃに固定されている。なお、支持部材６８は、別個の部材である上側部分６８ａ、中間部分、及び、下側部分６８ｃを有し、即ち、分離構造を有し、上側部分６８ａ、中間部分、及び、下側部分６８ｃが互いに組み付けられることによって作成された部材であってもよい。或いは、支持部材６８は、上側部分６８ａ、中間部分、及び、下側部分６８ｃを有する一体成型の部材であってもよい。
　第２部材６２は、例えば、アルミニウム又はステンレスといった金属の表面にＹ２Ｏ３といった被覆を施すことによって構成され得る。図１、図４、及び図５に示すように、第２部材６２は、第２円筒部６２ａ及び環状部６２ｂを有している。図１、及び、図２～図５に示すように、第２円筒部６２ａは、略円筒形状を有しており、その中心軸線が軸線Ｚに略一致するように設けられている。また、第２円筒部６２ａは、第１円筒部６１ａの外径よりも大径の内径を有している。例えば、第２円筒部６２ａの内径は５５０．４ｍｍであり、当該第２円筒部６２ａの板厚は５ｍｍである。
　図１、図４、及び図５に示すように、第２部材６２の環状部６２ｂは、略環形状を有している。環状部６２ｂは、一実施形態では、第２円筒部６２ａの下端に連続して径方向外側に延在している。なお、第２部材６２は、別個の部材である第２円筒部６２ａ及び環状部６２ｂを有し、即ち、分離構造を有し、第２円筒部６２ａ及び環状部６２ｂが互いに組み付けられることによって作成された部材であってもよい。或いは、第２円筒部６２ａ及び環状部６２ｂを有する一体成型の部材であってもよい。この第２部材６２の環状部６２ｂは、図１に示すように、軸体６９に連結されている。軸体６９は、一実施形態では送りねじであり、環状部６２ｂはナットを介して軸体６９に連結されている。また、軸体６９は、駆動装置７０に接続されている。駆動装置７０は、例えば、モータである。駆動装置７０は、軸体６９に沿って第２部材６２を上下動させる。これにより、第２部材６２の第２円筒部６２ａは、第１部材６１の第１円筒部６１ａと処理容器１２の側壁１２ｓとの間の間隙を含む領域内で、上下に移動するようになっている。なお、図１では一本の軸体６９のみが図示されているが、周方向に配列された複数の軸体が第２部材６２の環状部６２ｂに連結されていてもよい。
　ここで、図７及び図８を参照する。図７は、第１部材、第２部材、及び軸体の一例を示す断面図である。図８は、第２部材の上下動を実現する機構の一例を概略的に示す斜視図である。以下、図７及び図８を参照しつつ、第２部材の上下動を実現する機構の一例について説明する。なお、図８においては、後述する連結器Ｃ１、連結器Ｃ２といった幾つかの部品の図示が省略されている。
　図７に示すように、軸体６９は、ねじ部６９ａ、軸部６９ｂ、連結器Ｃ１、及び連結器Ｃ２を含んでいる。軸部６９ｂは、略円柱形状を有しており、鉛直方向に延在している。軸部６９ｂの上端は処理容器１２内に位置しており、軸部６９ｂの下端は処理容器１２の底部１２ｂを貫通して、処理容器１２の外部に位置している。この軸部６９ｂの下端は連結器Ｃ１を介して駆動装置７０（一例ではモータ）の回転駆動軸７０ａに連結している。軸部６９ｂと処理容器１２の底部１２ｂとの間には、磁性流体シールといった封止機構ＳＬが設けられている。
　軸部６９ｂの上端は、連結器Ｃ２を介してねじ部６９ａの下端に連結している。ねじ部６９ａは、軸部６９ｂの上方で鉛直方向に延在している。第２部材６２の環状部６２ｂには、ねじ部６９ａに螺合されるナット６２ｎが取り付けられている。軸体６９が駆動装置７０によって回転駆動されると、軸体６９の回転運動が第２部材６２の上下方向への運動に変換される。したがって、図７に示す一例の機構によれば、第２部材６２を上下動させることが可能となる。
　図７に示した軸体６９を構成するねじ部６９ａ、軸部６９ｂ、及び連結器Ｃ２、並びに、ナット６２ｎは、処理容器１２内に設けられるものである。したがって、ねじ部６９ａ、軸部６９ｂ、連結器Ｃ２、及びナット６２ｎの全て、又はこれら部品のうち一つ以上は、絶縁体から構成され得る。なお、これら部品のうちプラズマが生成される第１空間Ｓ１に最も近い位置に配置される部品であるねじ部６９ａのみが、絶縁体から構成されていてもよい。
　一例においては、図８に示すように、軸体６９とは別個に、一以上の軸体８０が設けられていてもよい。軸体８０は、略円柱形状を有しており、第２部材６２の環状部６２ｂに設けられた貫通孔を通って鉛直方向に延びている。軸体８０と第２部材６２の環状部６２ｂとの間には軸受が介在していてもよい。軸体８０は、例えば、その下端において処理容器１２の底部１２ｂに固定され、その上端において支持部材６８に固定され得る。軸体８０は、軸体６９と共に、軸線Ｚに対して周方向に配列される。例えば、軸体６９及び三つの軸体８０（図８では二本の軸体８０が描かれている）は、周方向において９０度の間隔をおいて配列され得る。このように、軸体６９と共に一以上の軸体８０が設けられることにより、第２部材６２の鉛直方向への高精度の移動を実現することが可能である。なお、軸体８０の本数は、三つに限定されるものではない。また、軸体６９、連結器Ｃ１、連結器Ｃ２、封止機構ＳＬ、及び駆動装置７０を含む複数の機構が周方向に配列されていてもよい。
　プラズマ処理装置１０では、図２及び図４に示すように、第２円筒部６２ａが下方に移動すると、第１円筒部６１ａに形成された複数の貫通孔６１ｈは、第２円筒部６２ａと対面せず、即ち、第２円筒部６２ａによって遮蔽されず、第２空間Ｓ２に直接的に連通した状態となる。即ち、第１空間Ｓ１が複数の貫通孔６１ｈのみを介して第２空間Ｓ２に連通した状態となる。この状態では、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に介在するガス流路のコンダクタンスは大きくなる。したがって、第１空間Ｓ１の圧力は第２空間Ｓ２の圧力に近くなり、第１空間Ｓ１の圧力を低圧に設定することができる。
　一方、図３、図５及び図６に示すように、第２円筒部６２ａが上方に移動して、複数の貫通孔６１ｈに第２円筒部６２ａが対面すると、即ち、第２円筒部６２ａによって複数の貫通孔６１ｈが遮蔽されると、第１空間Ｓ１は、複数の貫通孔６１ｈ、及び、第１円筒部６１ａと第２円筒部６２ａとの間の間隙ＧＰ（図６参照）を介して、第２空間Ｓ２に接続された状態となる。この状態では、第１空間Ｓ１と第２空間との間に介在するガス流路のコンダクタンスは小さくなる。したがって、第１空間Ｓ１の圧力と第２空間Ｓ２の圧力との差異が大きくなり、第１空間Ｓ１の圧力を高圧に設定することができる。なお、第１円筒部６１ａと第２円筒部６２ａとの間の間隙ＧＰの径方向における長さＧＷは、例えば０．４ｍｍといった長さに設定され得る。
　図９は、バッフル構造に関連する制御系の一実施形態を示す図である。図９に示すように駆動装置７０は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。また、制御部Ｃｎｔは変移計９０、圧力計９２、及び圧力計９４から信号を受ける。変移計９０は、第２部材６２の鉛直方向における位置又は基準位置からの距離を計測し、計測結果を示す信号を制御部Ｃｎｔに送出する。圧力計９２は、第１空間Ｓ１の圧力を計測し、計測結果を示す信号を制御部Ｃｎｔに送出する。圧力計９４は、第２空間Ｓ２の圧力を計測し、計測結果を示す信号を制御部Ｃｎｔに送出する。制御部Ｃｎｔは、レシピによって指定された第１空間Ｓ１の圧力、変移計９０の計測結果を示す信号、圧力計９２の計測結果を示す信号、及び圧力計９４の計測結果を示す信号を受けて、駆動装置７０に信号を送出し、第１空間Ｓ１の圧力がレシピによって指定された圧力となるよう、駆動装置７０による第２部材６２の鉛直方向の位置を制御する。
　このプラズマ処理装置１０によれば、第１部材６１の第１円筒部６１ａと第２部材６２の第２円筒部６２ａとの鉛直方向における位置関係を調整することにより、複数の貫通孔６１ｈが第２円筒部６２ａによって第２空間Ｓ２に対して遮蔽される割合を調整することができる。これにより、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間のコンダクタンスを調整することができる。
　また、複数の貫通孔６１ｈの各々の全体に第２円筒部６２ａが面している状態では、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間のコンダクタンスは主として二つの円筒部の間の間隙ＧＰのコンダクタンスによって規定される。したがって、第１部材６１の第１円筒部６１ａと第２部材６２の第２円筒部６２ａとの間の間隙ＧＰの径方向における長さがある程度の長さであっても、即ち、当該間隙ＧＰに厳しい精度を要求することなく、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に小さなコンダクタンスを得ることができる。一方、複数の貫通孔６１ｈに第２円筒部６２ａが面していない状態では、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に大きいコンダクタンスが得られる。故に、プラズマ処理装置１０によれば、ウエハＷが配置される第１空間Ｓ１の圧力の調整範囲を大きくすることが可能である。
　また、第１部材６１及び第２部材６２には、それらの径方向に圧力が加わるが、第１部材６１及び第２部材６２は円筒形状の構造を有しているので、当該圧力に対して撓み難い。したがって、第２部材６２を移動させても第１円筒部６１ａと第２円筒部６２ａとの接触が発生し難く、パーティクルの発生が抑制され得る。また、第２部材６２を薄く形成することができるので、第２部材６２を高速に移動させることが可能となる。さらに、複数の貫通孔１ｈは周方向に配列されているので、周方向における排気量のバラツキを低減することも可能である。
　このプラズマ処理装置１０では、例えば、以下に説明する例示的なプラズマ処理を行うことができる。第１例のプラズマ処理では、制御部Ｃｎｔは、第１制御及び第２制御を実行する。第１制御では、制御部Ｃｎｔは、第２部材６２の鉛直方向における位置を第１の位置に設定するよう、駆動装置７０を制御する。第２制御では、制御部Ｃｎｔは、第２部材６２の鉛直方向における位置を第１の位置とは異なる第２の位置に設定するよう、駆動装置７０を制御する。第１位置は第２位置よりも上方の位置であってもよく、下方の位置であってもよい。この第１例のプラズマ処理では、第１制御において第２部材６２を第１位置に移動させることにより、第１空間Ｓ１の圧力を高圧及び低圧のうち一方に設定して、当該第１空間Ｓ１においてウエハＷを処理することができる。また、第２制御において第２部材６２を第２位置に移動させることにより、第１空間Ｓ１の圧力を高圧及び低圧のうち他方に設定して、当該第１空間Ｓ１においてウエハＷを処理することができる。第１制御及び第２制御は交互に繰り返されてもよい。
　第２例のプラズマ処理では、制御部Ｃｎｔは、上記第１制御においてガス供給部ＧＳに第１のガスを供給させ、上記第２制御においてガス供給部ＧＳに第２のガスを供給させる。ここで第２のガスは第１のガスとは異なる、即ち第１ガスの組成とは異なる組成を有するガスである。第２例のプラズマ処理では、第１制御及び第２制御が交互に繰り返されてもよい。
　この第２例のプラズマ処理によれば、例えば、第１のガスとして堆積性のガスを用い、第２のガスとして腐食性のガスを用いることにより、ウエハＷの膜上への保護膜の堆積処理とウエハＷの膜のエッチング処理とを、交互に行うことができる。このようなプラズマ処理では、堆積処理において第１空間Ｓ１の圧力として設定すべき圧力と、エッチング処理において第１空間Ｓ１の圧力として設定すべき圧力とが異なる。したがって、第１制御と第２制御を交互に実行することにより、同一のプラズマ処理装置１０において、かかるプラズマ処理を実施することが可能である。また、プラズマ処理装置１０では、このような堆積処理とエッチング処理との間において第１空間Ｓ１の圧力の切り換えに要する遷移時間を短縮することが可能である。
　また、第２例のプラズマ処理は、ウエハＷの二つの異なる膜種の膜を連続してエッチングする用途にも用いることができる。膜種の異なる二つの膜のエッチングでは、一方の膜のエッチングにおいて用いられるべきガスのガス種及び第１空間Ｓ１の圧力は、他方の膜のエッチングにおいて用いられるべきガスのガス種及び第１空間Ｓ１の圧力とは異なる。したがって、第１制御と第２制御を交互に実行することにより、同一のプラズマ処理装置１０において、このようなプラズマ処理を実施することが可能である。また、プラズマ処理装置１０では、一方の膜のエッチングから他方の膜のエッチングに切り替えるための第１空間Ｓ１の圧力の切り換えに要する遷移時間を短縮することが可能である。
　以上、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、第１円筒部６１ａに形成された複数の貫通孔６１ｈの形状は、鉛直方向に長い形状であれば、任意の形状であってもよい。例えば、貫通孔６１ｈの形状は、下方に向かうにつれて幅が狭くなる逆三角形状であってもよい。或いは、貫通孔６１ｈの形状は、菱形であってもよい。
　また、駆動装置７０による第２部材６２の移動速度は、等速であってもよく、非線形に変化してもよい。これにより、第２部材６２の移動中の第１空間Ｓ１の圧力を線形的に或いは非線形的に変化させることが可能となる。
　また、駆動装置７０は、上述した実施形態ではモータであり、送りねじである軸体６９を駆動することにより第２部材６２を移動させていたが、駆動装置７０は、第２部材６２を上下動させるための油圧又は空気圧シリンダであってもよい。
　また、上述した実施形態のプラズマ処理装置１０では、第１の高周波電源ＨＦＳは下部電極１８に電気的に接続されていたが、第１の高周波電源ＨＦＳは上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。
　また、上述した実施形態のプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、上述した実施形態の説明によって開示された思想が適用され得るプラズマ処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよく、例えば、誘導結合型のプラズマ処理装置、或いは、マイクロ波といった表面波を用いるプラズマ処理装置であってもよい。
　以下、プラズマ処理装置１０の評価のために行ったシミュレーション、及び実験例について説明する。
　（シミュレーション１及び比較シミュレーション１）
　シミュレーション１では、下記の条件で第１空間Ｓ１の圧力及び第２空間Ｓ２の圧力を計算した。なお、以下に記す「遮蔽状態」とは、第２円筒部６２ａが貫通孔６１ｈの全体に対面しており、したがって、貫通孔６１ｈが第２円筒部６２ａによって遮蔽されている状態を示している。
＜シミュレーション１の条件＞
・第１円筒部６１ａの外径：５５０ｍｍ
・第１円筒部６１ａの板厚：５ｍｍ
・貫通孔６１ｈの幅：３．５ｍｍ
・貫通孔６１ｈの長さ：３０ｍｍ
・第２円筒部６２ａの板厚：５ｍｍ
・第２円筒部６２ａの内径：５５０．４ｍｍ
・ガス供給部ＧＳによるガス供給：Ｎ２ガス（２００ｓｃｃｍ）
・貫通孔６１ｈの状態：遮蔽状態
　シミュレーション１の結果、第１空間Ｓ１の圧力は４２０ｍＴｏｒｒ（５．６×１０１Ｐａ）であった。また、第２空間Ｓ２の圧力は、１９．５ｍＴｏｒｒ（２．６Ｐａ）であった。したがって、プラズマ処理装置１０によれば、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間の差圧を大きくすることができ、結果的に、第１空間Ｓ１の圧力を高圧に設定することが可能であることが確認された。
　また、参考のために、以下に説明する比較シミュレーション１を行った。この比較シミュレーション１では、プラズマ処理装置１０のバッフル構造６０に代えて、処理容器１２の側壁１２ｓと載置台１４との間に、水平方向に延在する環形状のバッフル板１０１及びバッフル板１０２が配置される構成を模擬した。また、この比較シミュレーション１では、バッフル板１０１及びバッフル板１０２が、鉛直方向に並ぶ配置を模擬した。図１０は、比較シミュレーション１について説明するための図であり、周方向を図１０における水平方向に展開して、バッフル板１０１及びバッフル板１０２を示している。
　比較シミュレーション１では、バッフル板１０１及びバッフル板１０２の両者の板厚を３．５ｍｍに設定した。また、バッフル板１０２に対して上方に配置したバッフル板１０１の構成として、直径３．５ｍｍの３０００個の貫通孔１０１ｈが形成されており、各々が径方向に並ぶ１５個の貫通孔１０１ｈからなる２００組の貫通孔群が、周方向に均等に配列された構成を模擬した。また、バッフル板１０２の構成として、径方向において長孔形状の２００個の貫通孔１０２ｈが周方向に均等なピッチで配列される構成を模擬した。貫通孔１０２ｈの径方向の長さは６０ｍｍであり、幅は３．５ｍｍに設定した。そして、バッフル板１０１及びバッフル板１０２との間の間隙の長さＬを０．１ｍｍに設定した場合と０．６ｍｍに設定した場合の双方において、Ｎ２ガスの流量を変化させつつ第１空間Ｓ１の圧力を計算した。
　図１１は、比較用のシミュレーション１の結果を示す図である。図１１において、横軸はＮ２ガスの流量を示しており、縦軸は第１空間Ｓ１の圧力を示している。また、図１１において、「遮蔽状態」とは、図１０に示すようにバッフル板１０１の貫通孔１０１ｈとバッフル板１０２の貫通孔１０２ｈとが対面していない状態を示しており、「開放状態」とは、バッフル板１０２の貫通孔１０２ｈがバッフル板１０１の貫通孔１０１ｈの全域に対面している状態を示している。また、図１１において「Ｌ」は、バッフル板１０１とバッフル板１０２との間の間隙の長さを示している。
　図１１に示すように、バッフル板１０１とバッフル板１０２との間の間隙の長さＬが０．６ｍｍである場合には、遮蔽状態を形成して多量のＮ２ガスを供給しても、第１空間Ｓ１の圧力を７０ｍｍＴｏｒｒ（９．３３３Ｐａ）程度の圧力にしか上昇させることができなかった。また、バッフル板１０１とバッフル板１０２との間の間隙の長さＬが０．１ｍｍである場合には、遮蔽状態を形成して多量のＮ２ガスを供給すると、第１空間Ｓ１の圧力を１３０ｍｍＴｏｒｒ（１７．３３Ｐａ）程度の圧力に上昇させることができた。しかしながら、バッフル板１０１とバッフル板１０２との間の間隙の長さＬが０．１ｍｍの場合でも、第１空間Ｓ１の圧力は、上述したプラズマ処理装置１０のシミュレーション１の結果として得られた第１空間Ｓ１の圧力よりも相当に低かった。また、バッフル板１０１とバッフル板１０２との間の間隙の長さＬを０．１ｍｍとする設定は、バッフル板１０１とバッフル板１０２の双方の接触といった事態がもたらされるので現実的な設定ではない。このことから、プラズマ処理装置１０の優位性が確認された。
　（シミュレーション２及び比較シミュレーション２）
　シミュレーション２では、シミュレーション１において設定した寸法と同じ寸法を有する第１円筒部６１ａ及び第２円筒部６２ａを含むバッフル構造６０を備えたプラズマ処理装置１０に関して、５０ｓｃｃｍのＮ２ガスを処理容器１２内に供給し、開放状態と遮蔽状体とを交互に切り換える周波数（以下、単に「周波数」という）を種々の周波数に設定したときのゲインＧを求めた。ここで、「開放状態」とは、貫通孔６１ｈが第２円筒部６２ａと対面していない状態である。また、「ゲインＧ」は、下式（１）で定義される。下式（１）のΔＰは、遮蔽状体での第１空間Ｓ１の圧力と開放状態での第１空間Ｓ１の圧力との差であり、「最大圧力差」とは、５０ｓｃｃｍのＮ２ガスを処理容器１２内に供給したときに、第２部材６２の上下動によって実現される第１空間Ｓ１の最大の圧力差である。
Ｇ＝ｌｏｇ２０（ΔＰ／（最大圧力差））　　　…（１）
　また、シミュレーション２との比較のために、比較シミュレーション２を行った。比較シミュレーション２では、バッフル構造６０に代えて環状板形状のバッフル板を処理容器１２の側壁１２ｓと載置台１４との間に設けた点でプラズマ処理装置１０とは異なるプラズマ処理装置に関して、排気装置５０の圧力制御弁の開度を調整することにより遮蔽状体と開放状態を形成し、当該遮蔽状体と開放状態とを交互に切り換える周波数を種々に設定して、同様にゲインＧを求めた。なお、比較シミュレーション２では、バッフル板の内径を４００ｍｍ、当該バッフル板の外形を５２０ｍｍ、当該バッフル板の板厚を６ｍｍに設定した。また、当該バッフル板は、直径３ｍｍの６０００個の貫通孔が均等に分布された環状板とした。また、比較シミュレーション２では、排気装置５０の圧力制御弁が最小の開度である状体を遮蔽状体とし、排気装置５０の圧力制御弁が最大の開度である状体を開放状態とした。
　図１２は、シミュレーション２及び比較シミュレーション２の結果を示す図である。図１２において横軸は、開放状態と遮蔽状体とを交互に切り換える周波数を示しており、縦軸は、ゲインＧを示している。図１２に示すように、バッフル構造６０によって開放状態と遮蔽状体とを交互に切り換えたシミュレーション２では、排気装置５０の圧力制御弁の開度の調整によって開放状態と遮蔽状体とを交互に切り換えた比較シミュレーション２よりも、周波数の増加に伴うゲインの低下を抑制することが可能であった。また、シミュレーション２では、周波数が０．１ｋＨｚであってもゲインの低下が実質的になく、周波数が１ｋＨｚであっても、－２０ｄＢのゲインが得られた。したがって、プラズマ処理装置１０によれば、圧力の大きな増減を高い周波数で実現できることが確認された。
　（実験例１及び比較実験例１）
　実験例１では、シミュレーション１において設定した寸法と同じ寸法を有する第１円筒部６１ａ及び第２円筒部６２ａを含むバッフル構造６０を備えたプラズマ処理装置１０において、５００ｓｃｃｍのＮ２ガスを処理容器１２内に供給し、第２部材６２の移動によって開放状態から遮蔽状体を形成した。そして、第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化を観察した。また、第１空間Ｓ１の圧力の立ち上がり時間、及び、第１空間Ｓ１の圧力の安定時間を求めた。なお、立ち上がり時間は、第１空間Ｓ１の圧力の初期値からの増加量が、当該初期値と当該第１空間Ｓ１の到達圧力との間の圧力差の１０％に達した時点から当該圧力差の９０％に達した時点までの時間であり、安定時間は、遮蔽状体の形成後に第１空間Ｓ１の圧力に略変化が見られなくなるまでの時間である。
　また、比較実験例１では、バッフル構造６０に代えてシミュレーション２のバッフル板を有する点において実験例１のプラズマ処理装置１０と異なるプラズマ処理装置の処理容器１２内に５００ｓｃｃｍのＮ２ガスを供給し、排気装置５０の圧力制御弁を制御することにより開放状態から遮蔽状体を形成した。そして、第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化を観察した。また、第１空間Ｓ１の圧力の立ち上がり時間、及び、第１空間Ｓ１の圧力の安定時間を求めた。なお、比較実験例１では、排気装置５０の圧力制御弁が最小の開度である状体を遮蔽状体とし、排気装置５０の圧力制御弁が最大の開度である状体を開放状態とした。
　図１３は、実験例１及び比較実験例１の結果を示すグラフである。図１３において、横軸は時間を示しており、縦軸は第１空間Ｓ１の圧力を示している。また、図１３には、実験例１の第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化、及び比較実験例１の第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化が示されている。図１３から明らかなように、比較実験例１に比べて、実験例１では、開放状態から遮蔽状体を形成したときに、第１空間Ｓ１の圧力が増加する速度が高く、遮蔽状体において圧力が安定する時間が大幅に短縮されていた。具体的には、比較実験例１の安定時間、立ち上がり時間はそれぞれ、１３．５秒、６．７秒であり、一方、実験例１の安定時間、立ち上がり時間はそれぞれ、４．６秒、２．３秒であった。
　（実験例２及び比較実験例２）
　実験例２では、実験例１と同様のプラズマ処理装置の処理容器１２内に５００ｓｃｃｍのＮ２ガスを供給し、第２部材６２の移動によって第１空間Ｓ１の圧力を、実験例１の開放状態における第１空間Ｓ１の圧力よりも高い２０ｍＴｏｒｒから、実験例１の遮蔽状態における第１空間Ｓ１の圧力よりも低い１２０ｍＴｏｒｒに変化させて、第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化を観察した。また、第１空間Ｓ１の圧力の安定時間、及び、第１空間Ｓ１の圧力の立ち上がり時間を求めた。なお、立ち上がり時間は、第１空間Ｓ１の圧力の初期値からの増加量が、当該初期値と当該第１空間Ｓ１の到達圧力との間の圧力差の１０％に達した時点から当該圧力差の９０％に達した時点までの時間であり、安定時間は、遮蔽状体の形成後に第１空間Ｓ１の圧力に略変化が見られなくなるまでの時間である。
　比較実験例２では、比較実験例１と同様のプラズマ処理装置の処理容器１２内に５００ｓｃｃｍのＮ２ガスを供給し、排気装置５０の圧力制御弁の制御により第１空間Ｓ１の圧力を２０ｍＴｏｒｒから１２０ｍＴｏｒｒに変化させて、第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化を観察した。また、第１空間Ｓ１の圧力の安定時間、及び、第１空間Ｓ１の圧力の立ち上がり時間を求めた。
　図１４は、実験例２及び比較実験例２の結果を示す図である。図１４において、横軸は時間を示しており、縦軸は第１空間Ｓ１の圧力を示している。また、図１４には、実験例２の第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化、及び比較実験例２の第１空間Ｓ１の圧力の経時的変化が示されている。図１４から明らかなように、比較実験例２に比べて、実験例２では、第１空間Ｓ１の圧力が増加する速度が高く、１２０ｍＴｏｒｒの圧力に第１空間Ｓ１の圧力が安定する時間が大幅に短縮されていた。具体的には、比較実験例２の安定時間、立ち上がり時間はそれぞれ、１．９２秒、１．０９秒であり、一方、実験例１の安定時間、立ち上がり時間はそれぞれ、０．９３秒、０．４２秒であった。
　（実験例３及び比較実験例３）
　実験例３では、実験例１と同様のプラズマ処理装置を用い、遮蔽状体及び開放状態のそれぞれにおいて、処理容器１２内に供給したＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係を求めた。
　比較実験例３では、比較実験例１と同様のプラズマ処理装置を用い、遮蔽状体及び開放状態のそれぞれにおいて、処理容器１２内に供給したＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係を求めた。
　図１５は、実験例３及び比較実験例３の結果を示す図である。図１５において、横軸はＮ２ガスの流量を示しており、縦軸は第１空間Ｓ１の圧力を示している。図１５に示すように、実験例３の開放状態におけるＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係は、比較実験例３の開放状態におけるＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係と略同様であった。このことから、実験例３で用いたバッフル構造６０によれば、低圧領域において排気装置５０の圧力制御弁と同様の圧力の制御性が得られることが確認された。また、実験例３の遮蔽状態におけるＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係は、Ｎ２ガスの流量が５００ｓｃｃｍ以下である場合には、比較実験例３の遮蔽状態におけるＮ２ガスの流量と第１空間Ｓ１の圧力の関係と略同様であった。また、Ｎ２ガスの流量が５００ｓｃｃｍを超える場合に、実験例３で用いたバッフル構造６０は、比較実験例３で用いた排気装置５０の圧力制御弁よりも、第１空間Ｓ１の圧力を高い圧力に設定可能であった。このことから、実験例３で用いたバッフル構造６０によれば、高圧領域において、排気装置５０の圧力制御弁も優れた圧力の制御性が得られることが確認された。
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ｓ…側壁、１４…載置台、１８…下部電極、２０…静電チャック、２０ｒ…載置領域、３０…上部電極、ＧＳ…ガス供給部、５０…排気装置、６０…バッフル構造、６１…第１部材、６１ａ…第１円筒部、６１ｈ…貫通孔、６２…第２部材、６２ａ…第２円筒部、６９…軸体、７０…駆動装置、Ｃｎｔ…制御部、Ｓ１…第１空間、Ｓ２…第２空間。

Claims (3)

  1. 　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、前記被処理体が載置される載置領域を有する該載置台と、
    　前記載置領域よりも下方で前記載置台と前記処理容器との間に介在して、前記処理容器内に、前記載置領域を含む第１空間と前記載置領域よりも下方の第２空間とを規定するバッフル構造であり、
    　　前記載置台と前記処理容器との間において延びる第１円筒部を含み、鉛直方向に長尺の複数の貫通孔が周方向に配列するよう該第１円筒部に形成された第１部材、及び、
    　　前記第１円筒部の外径よりも大径の内径を有する第２円筒部を含む第２部材、
    　を有する該バッフル構造と、
    　前記第１空間に接続されたガス供給部と、
    　前記第２空間に接続された排気装置と、
    　前記第１部材と前記処理容器との間の間隙を含む領域で前記第２円筒部を上下に移動させるための駆動装置と、
    を備える、プラズマ処理装置。
  2. 　前記駆動装置を制御する制御部を更に備え、
    　前記制御部は、
    　前記第２部材の鉛直方向における位置を第１の位置に設定するよう前記駆動装置を制御する第１制御と、
    　前記第２部材の鉛直方向における位置を前記第１の位置とは異なる第２の位置に設定するよう前記駆動装置を制御する第２制御と、
    を実行する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記制御部は、
    　前記第１制御において前記ガス供給部に、第１のガスを供給させ、
    　前記第２制御において前記ガス供給部に、前記第１のガスと異なる第２のガスを供給させる、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
PCT/JP2015/066318 2014-06-19 2015-06-05 プラズマ処理装置 WO2015194397A1 (ja)

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