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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023142239
(43)【公開日】2023-10-05
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び温度制御方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20230928BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20230928BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20230928BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20230928BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
H01L21/302 101C
H01L21/205
H01L21/31 C
H01L21/68 N
H01L21/68 R
H05H1/46 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022049030
(22)【出願日】2022-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】樫村 龍成
(72)【発明者】
【氏名】坂井 隼人
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
5F045
5F131
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084BB02
2G084BB11
2G084BB21
2G084CC04
2G084CC05
2G084CC12
2G084CC13
2G084CC33
2G084DD02
2G084DD03
2G084DD15
2G084DD23
2G084DD37
2G084DD38
2G084DD55
2G084DD63
2G084FF15
2G084FF31
2G084FF32
2G084FF34
2G084FF39
2G084HH07
2G084HH12
2G084HH20
2G084HH35
2G084HH36
2G084HH45
5F004AA16
5F004BA09
5F004BB12
5F004BB13
5F004BB22
5F004CA03
5F004CA06
5F045AA08
5F045DP03
5F045DP05
5F045EF05
5F045EH11
5F045EH13
5F045EH20
5F045EJ01
5F045EJ09
5F045EM05
5F131AA02
5F131BA04
5F131BA19
5F131CA02
5F131EA03
5F131EB11
5F131EB82
(57)【要約】
【課題】伝熱流体を安定して供給し、温度制御の精度を向上させる。
【解決手段】プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間、または前記貯留容器内に設けられ、前記伝熱流体により冷却される冷却対象部品と、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間、または前記貯留容器内に設けられ、前記伝熱流体により冷却される冷却対象部品と、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、
前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間、または前記貯留容器内に設けられ、前記伝熱流体により冷却される冷却対象部品と、
を備える、プラズマ処理装置。
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、
前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間、または前記貯留容器内に設けられ、前記伝熱流体により冷却される冷却対象部品と、
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項2】
前記冷却対象部品は、前記プラズマ処理チャンバの前記プラズマ処理空間よりも上側において基板を保持する静電チャックである、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項3】
前記貯留容器には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記供給管から前記貯留容器内に供給される前記伝熱流体は液体であり、
前記貯留容器から前記排気管に排気される前記伝熱流体は気体である、
前記静電チャックは、前記貯留容器の底壁に接している、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記供給管から前記貯留容器内に供給される前記伝熱流体は液体であり、
前記貯留容器から前記排気管に排気される前記伝熱流体は気体である、
前記静電チャックは、前記貯留容器の底壁に接している、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項4】
前記静電チャックの前記貯留容器の底壁に接する面と反対面に前記基板が保持される、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。
請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記プラズマ処理装置の各部を制御する制御部と、
前記排気管内の圧力を測定する圧力計と、
前記供給管及び／又は前記排気管に設けられた調整弁と、
前記排気管に接続された排気装置と、を備え、
前記制御部は、
前記圧力計が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記静電チャックの温度を目標温度に近づけるように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
前記排気管内の圧力を測定する圧力計と、
前記供給管及び／又は前記排気管に設けられた調整弁と、
前記排気管に接続された排気装置と、を備え、
前記制御部は、
前記圧力計が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記静電チャックの温度を目標温度に近づけるように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記貯留容器は、上部電極としても機能し、
前記プラズマ処理チャンバの底部に設けられ、処理ガスを供給し、前記上部電極に対向する下部電極としても機能するガスシャワーヘッドと、
前記ガスシャワーヘッド及び／又は前記貯留容器にＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、を備える、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理チャンバの底部に設けられ、処理ガスを供給し、前記上部電極に対向する下部電極としても機能するガスシャワーヘッドと、
前記ガスシャワーヘッド及び／又は前記貯留容器にＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、を備える、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項7】
前記貯留容器は、誘電体窓であり、
前記冷却対象部品は、前記誘電体窓内に設けられるコイル部材であり、
前記コイル部材は、超伝導材料により形成されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記冷却対象部品は、前記誘電体窓内に設けられるコイル部材であり、
前記コイル部材は、超伝導材料により形成されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項8】
前記誘電体窓には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記供給管から前記誘電体窓に供給される前記伝熱流体は液体であり、
前記誘電体窓から前記排気管に排気される前記伝熱流体は気体であり、
前記コイル部材は、前記伝熱流体の液体内に浸されている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
前記供給管から前記誘電体窓に供給される前記伝熱流体は液体であり、
前記誘電体窓から前記排気管に排気される前記伝熱流体は気体であり、
前記コイル部材は、前記伝熱流体の液体内に浸されている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項9】
前記プラズマ処理装置の各部を制御する制御部と、
前記排気管内の圧力を測定する圧力計と、
前記供給管及び／又は前記排気管に設けられた調整弁と、
前記排気管に接続された排気装置と、を備え、
前記制御部は、
前記圧力計が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記コイル部材の温度を臨界温度以下にするように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、
請求項８に記載のプラズマ処理装置。
前記排気管内の圧力を測定する圧力計と、
前記供給管及び／又は前記排気管に設けられた調整弁と、
前記排気管に接続された排気装置と、を備え、
前記制御部は、
前記圧力計が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記コイル部材の温度を臨界温度以下にするように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、
請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項10】
スイッチを介して前記コイル部材に接続され、前記コイル部材にＲＦ信号を供給する電源を備え、
前記制御部は、
前記スイッチのオン・オフにより超伝導状態の前記コイル部材の永久回路を形成する、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、
前記スイッチのオン・オフにより超伝導状態の前記コイル部材の永久回路を形成する、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項11】
前記制御部は、
前記伝熱流体の温度を臨界温度以下に制御した後、前記スイッチをオフし、前記コイル部材の永久回路を形成する、
請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
前記伝熱流体の温度を臨界温度以下に制御した後、前記スイッチをオフし、前記コイル部材の永久回路を形成する、
請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項12】
前記コイル部材に加熱部が接続され、
前記制御部は、
前記加熱部により前記コイル部材を加熱し、前記コイル部材の一部を臨界温度を超える温度に制御し、前記永久回路の形成を停止する、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、
前記加熱部により前記コイル部材を加熱し、前記コイル部材の一部を臨界温度を超える温度に制御し、前記永久回路の形成を停止する、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項13】
プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、
前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間に設けられ、前記伝熱流体により冷却される静電チャックと、を備えるプラズマ処理装置にて実行する温度制御方法であって、
前記貯留容器には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記排気管内の圧力を測定し、
測定した前記圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記静電チャックの温度を目標温度に近づけるように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気管に接続された排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、温度制御方法。
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、
前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間に設けられ、前記伝熱流体により冷却される静電チャックと、を備えるプラズマ処理装置にて実行する温度制御方法であって、
前記貯留容器には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記排気管内の圧力を測定し、
測定した前記圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記静電チャックの温度を目標温度に近づけるように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気管に接続された排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、温度制御方法。
【請求項14】
プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器の誘電体窓と、
前記誘電体窓内に設けられ、前記伝熱流体により冷却されるコイル部材と、を備えるプラズマ処理装置にて実行する温度制御方法であって、
前記誘電体窓には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記排気管内の圧力を測定し、
測定した前記圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記伝熱流体の温度を臨界温度以下にするように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気管に接続された排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、温度制御方法。
前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器の誘電体窓と、
前記誘電体窓内に設けられ、前記伝熱流体により冷却されるコイル部材と、を備えるプラズマ処理装置にて実行する温度制御方法であって、
前記誘電体窓には、前記伝熱流体を供給する供給管と、前記伝熱流体を排気する排気管と、が接続され、
前記排気管内の圧力を測定し、
測定した前記圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、前記伝熱流体の温度を臨界温度以下にするように、前記供給管に設けられた調整弁の開度、前記排気管に設けられた調整弁の開度、及び前記排気管に接続された排気装置の出力の少なくともいずれかを制御する、温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、プラズマ処理装置及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、スパッタリング装置において、マグネトロンを冷却水槽中で回転させ、マグネトロンと冷却水槽の間の流体力学的力により、マグネトロンをピボット軸の周りにピボット運動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－２４０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、伝熱流体を安定して供給し、温度制御の精度を向上できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一の態様によれば、プラズマ処理空間を有するプラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理空間よりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器と、前記プラズマ処理空間と前記貯留容器の間、または前記貯留容器内に設けられ、前記伝熱流体により冷却される冷却対象部品と、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【0006】
一の側面によれば、伝熱流体を安定して供給し、温度制御の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図。
【図2】第１実施形態に係る温度制御方法の一例を示すフローチャート。
【図3】窒素ガスの蒸気圧曲線を示す図。
【図4】第２実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図。
【図5】第２実施形態の温度制御方法（永久回路オン）の一例を示すフローチャート。
【図6】第２実施形態の温度制御方法（永久回路オフ）の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0009】
本明細書において平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直、円、一致には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直、略円、略一致が含まれてもよい。
【0010】
［プラズマ処理装置］
第１実施形態及び第２実施形態のプラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理空間となるプラズマ処理チャンバを有する。プラズマ処理チャンバでは、液体窒素等の伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器がプラズマ処理空間よりも上方に配置されている。また、プラズマ処理空間と貯留容器の間、または貯留容器内に伝熱流体により冷却される冷却対象部品が設けられている。
第１実施形態及び第２実施形態のプラズマ処理装置は、内部がプラズマ処理空間となるプラズマ処理チャンバを有する。プラズマ処理チャンバでは、液体窒素等の伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器がプラズマ処理空間よりも上方に配置されている。また、プラズマ処理空間と貯留容器の間、または貯留容器内に伝熱流体により冷却される冷却対象部品が設けられている。
【0011】
冷却対象部品の一例としては、プラズマ処理空間よりも上側の、プラズマ処理空間と貯留容器の間において伝熱流体により冷却され、基板を保持する静電チャックがある。冷却対象部品の他の例としては、貯留容器内に設けられ、伝熱流体により冷却されるコイル部材がある。
【0012】
第１実施形態では、静電チャックを冷却対象部品としたときのプラズマ処理システムの構成例と、第１実施形態にかかるプラズマ処理装置が実行する温度制御方法について説明する。第２実施形態では、コイル部材を冷却対象部品としたときのプラズマ処理システムの構成例と、第２実施形態にかかるプラズマ処理装置が実行する温度制御方法について説明する。
【0013】
＜第１実施形態＞
［プラズマ処理システム］
以下に、図１を参照しながら、第１実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図である。
［プラズマ処理システム］
以下に、図１を参照しながら、第１実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図である。
【0014】
プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量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及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３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。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の下方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の底部の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ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。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１と、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
【0015】
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、本体部１１１の中央領域１１１ａ下に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ下の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ下に配置される。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。
【0016】
一実施形態において、本体部１１１は、貯留容器１１１２及び静電チャック１１１１を含む。貯留容器１１１２は、導電性部材を含む。貯留容器１１１２の導電性部材は、プラズマ処理チャンバ１０の天壁から下に吊り下げられ、上部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、貯留容器１１１２の下に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａ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１１１１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下に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の下に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が上部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、貯留容器１１１２の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の上部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが上部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つの上部電極を含む。
【0017】
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。
【0018】
また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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。一実施形態において、貯留容器１１１２内の空間１１ｓが冷却空間として形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙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。
【0019】
本開示の第１実施形態では、貯留容器１１１２は、伝熱流体の一例として液体窒素を貯留可能に構成される。静電チャック１１１１は、貯留容器１１１２の底壁に接する。静電チャック１１１１の貯留容器１１１２の底壁に接する面と反対面に基板Ｗを保持する。
【0020】
基板Ｗの保持方法の一例としては、伝熱ガス供給部が、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に供給する伝熱ガスを減圧に制御することでこの間隙を負圧にすることにより基板Ｗを上部に吸い上げる。その後にプラズマ処理チャンバ１０内に供給したガスからプラズマを生成し、静電電極１１１１ｂに直流電圧を印加して基板Ｗを静電チャック１１１１に吸着させる方法がある。なお、静電電極１１１１ｂが双極にすることで基板Ｗを吸着してもよい。また、基板Ｗの周囲から基板Ｗを静電チャック１１１１又は貯留容器１１１２に保持するクランプ構造を用いてもよい。リングアセンブリ１１２についても同様の保持方法で貯留容器１１１２に保持できる。
【0021】
シャワーヘッド１３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内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられ、少なくとも１つの下部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａ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。
【0022】
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を介してシャワーヘッド１３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１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
【0023】
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つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部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つの下部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成分を基板Ｗに引き込むことができる。
【0024】
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少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、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、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
【0025】
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つの上部電極に結合され、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つの上部電極に供給される。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。
【0026】
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、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。
【0027】
種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つが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つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。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第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの上部電極との間に接続される。従って、第１の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。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの下部電極に接続される。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、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
【0028】
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0029】
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、記憶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。記憶媒体は、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。
【0030】
［貯留容器］
０℃以下、好ましくは－３０℃以下に基板Ｗの温度を調整し、基板Ｗをエッチングするプロセス（以下、極低温プロセスともいう。）において、プラズマ処理チャンバ１０の下部に基板支持部を設け、その内部に形成した流路に冷却したドレイン等の伝熱流体を循環させ、基板Ｗを冷却する構成のプラズマ処理装置がある。係る構造では、プロセス中のプラズマからの入熱により基板Ｗ及び基板支持部の温度が上昇し、基板支持部内の流路を流れる伝熱流体が熱により気化する。これにより、重力により流路の下側には液体、上側には気体の伝熱流体の層ができてしまう。これにより、基板支持部の抜熱性能が悪くなり、基板Ｗの温度管理が容易でなくなる。よって、伝熱流体を安定して供給し、基板Ｗの温度管理を容易にし、基板Ｗ温度の面内均一性の向上を実現できるプラズマ処理装置の構造が望まれている。
０℃以下、好ましくは－３０℃以下に基板Ｗの温度を調整し、基板Ｗをエッチングするプロセス（以下、極低温プロセスともいう。）において、プラズマ処理チャンバ１０の下部に基板支持部を設け、その内部に形成した流路に冷却したドレイン等の伝熱流体を循環させ、基板Ｗを冷却する構成のプラズマ処理装置がある。係る構造では、プロセス中のプラズマからの入熱により基板Ｗ及び基板支持部の温度が上昇し、基板支持部内の流路を流れる伝熱流体が熱により気化する。これにより、重力により流路の下側には液体、上側には気体の伝熱流体の層ができてしまう。これにより、基板支持部の抜熱性能が悪くなり、基板Ｗの温度管理が容易でなくなる。よって、伝熱流体を安定して供給し、基板Ｗの温度管理を容易にし、基板Ｗ温度の面内均一性の向上を実現できるプラズマ処理装置の構造が望まれている。
【0031】
そこで、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１では、基板支持部１１をプラズマ処理チャンバ１０の上部に配置し、基板支持部１１の本体部１１１に、貯留容器１１１２と、貯留容器１１１２に接触させた静電チャック１１１１とを配置する。静電チャック１１１１の上部に貯留容器１１１２が配置されるため、伝熱流体の層が気層と液層に分かれたときにも静電チャック１１１１は、気層の影響を受けずに液層の伝熱流体により冷却することができ、基板Ｗの温度管理を容易にできる。
【0032】
貯留容器１１１２は、有底の円筒形状であり、バスタブ状の内部に伝熱流体の一例として液体窒素（Ｎ２）が供給される。貯留容器１１１２には、液体窒素（伝熱流体の液層：Ｎ２－ｌｉｑ．）を供給する供給管１５と、液体から気化した窒素ガス（伝熱流体の気層：Ｎ２－ｇａｓ）を排気する排気管１７とが接続されている。供給管１５及び排気管１７は、プラズマ処理チャンバ１０の天壁を貫通する。
【0033】
供給管１５には液体窒素タンク９が接続され、液体窒素タンク９から供給管１５を介して貯留容器１１１２内に液体窒素が供給される。供給管１５から貯留容器１１１２に供給される伝熱流体は液体である。
【0034】
プロセス中にプラズマからの入熱により、貯留容器１１１２内の液体窒素の一部は気化する。この結果、重力により貯留容器１１１２の底部側に液体窒素、上部側に窒素ガスが形成される。
【0035】
排気管１７には、排気装置の一例である真空ポンプ１６が接続されている。真空ポンプ１６は、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ等から構成され、密閉空間である貯留容器１１１２内の空間１１ｓを排気する。すなわち、真空ポンプ１６の駆動により貯留容器１１１２内で気化された窒素ガス（Ｎ２－ｇａｓ）は、排気管１７を介して排気される。なお、貯留容器１１１２から排気される窒素ガスは冷却を必要とするユニットに供給し、有効利用することが可能である。
【0036】
真空ポンプ１６による排気によって貯留容器１１１２内の圧力は大気圧よりも十分に小さく、負圧に維持される。このため、貯留容器１１１２の内圧と大気圧との差圧により液体窒素タンク９から貯留容器１１１２内に液体窒素が自動で補充される。これにより、プロセス時に生じるプラズマからの入熱により、貯留容器１１１２の液体窒素が気化しても、貯留容器１１１２内の液体窒素の枯渇を防止できる。
【0037】
係る構成では、貯留容器１１１２の下に静電チャック１１１１が接触して設けられているため、貯留容器１１１２内の気化した窒素ガスによる影響を受けない。このため、冷却性能を低下させずに、液体窒素により静電チャック１１１１を充分に冷却できる。また、真空ポンプ１６による貯留容器１１１２内の排気に応じて液体窒素タンク９から貯留容器１１１２に自動で液体窒素が供給されるため、貯留容器１１１２内の液体窒素は枯渇しない。これにより、静電チャック１１１１は常に液体窒素に接触することができ、液体窒素の安定供給により、静電チャック１１１１の冷却効率を高め、基板Ｗ温度の面内均一性を図ることができる。
【0038】
更に、係る構成では、ガス供給部２０からガス供給口１３ａにガスを供給するガスライン及びガス排出口１０ｅから排気システム４０にガスを排出する排気ラインをプラズマ処理装置１の底壁へ配置する。これによれば、顧客側のガスライン及び排気ラインと本装置のガスライン及び排気ラインとは、顧客の工場の階下から接続されるため、本装置のガスラインと顧客側のガスライン、及び本装置の排気ラインと顧客側の排気ラインの接続を容易にすることができる。
【0039】
［温度制御方法］
液体窒素タンク９から貯留容器１１１２内に液体窒素を供給する際、液体窒素は、大気圧では－１９６℃で蒸発する。貯留容器１１１２内を減圧し、貯留容器１１１２内を大気圧よりも低い圧力に減圧すると（負圧の状態）、減圧した分、貯留容器１１１２内において液体窒素の沸点が下がる。貯留容器１１１２内の圧力の変動から、Ｎ２の蒸気圧曲線に従い貯留容器１１１２内の温度変化を測定できる。つまり、貯留容器１１１２内の空間１１ｓの圧力を制御することにより、貯留容器１１１２内の温度を管理できる。
液体窒素タンク９から貯留容器１１１２内に液体窒素を供給する際、液体窒素は、大気圧では－１９６℃で蒸発する。貯留容器１１１２内を減圧し、貯留容器１１１２内を大気圧よりも低い圧力に減圧すると（負圧の状態）、減圧した分、貯留容器１１１２内において液体窒素の沸点が下がる。貯留容器１１１２内の圧力の変動から、Ｎ２の蒸気圧曲線に従い貯留容器１１１２内の温度変化を測定できる。つまり、貯留容器１１１２内の空間１１ｓの圧力を制御することにより、貯留容器１１１２内の温度を管理できる。
【0040】
貯留容器１１１２内の空間１１ｓの圧力は、排気ガス経路である排気管１７内の圧力であり、窒素（Ｎ２）の蒸気圧である。そこで、真空ポンプ１６よりも貯留容器１１１２側の排気管１７に圧力計１８を取り付け、静電チャック１１１１及び基板Ｗの温度制御のために圧力計１８によって排気管１７内の圧力を測定する。制御部２は、排気管１７内の圧力の管理、すなわち窒素の蒸気圧の管理を行い、蒸気圧の管理からボイルシャルルの法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）に基づき静電チャック１１１１及び基板Ｗの温度管理を行う。
【0041】
第１実施形態の温度制御方法では、圧力計１８による排気する窒素の圧力の測定結果に基づき液体窒素タンク９から貯留容器１１１２内に供給する液体窒素の流量を調整する。これにより、貯留容器１１１２内の温度制御が可能になり、静電チャック１１１１及び基板Ｗの温度を精度良く制御できる。貯留容器１１１２内に供給する液体窒素の流量の制御は、供給管１５に取り付けられた調整弁１９により行う。すなわち、制御部２は、調整弁１９の弁体の開度を制御することで、供給管１５から貯留容器１１１２内に供給する液体窒素の流量を調整する。
【0042】
以下、第１実施形態に係る温度制御方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る温度制御方法の一例を示すフローチャートである。図３は、窒素ガスの蒸気圧曲線を示す図である。図２に示す温度制御方法は、制御部２により制御され、プラズマ処理装置１にて実行される。貯留容器１１１２内の空間１１ｓの体積をＶとすると、空間１１ｓは密閉されており体積Ｖは一定である。
【0043】
図２に示す温度制御方法は、プラズマ処理の一例として基板Ｗを０℃以下にしてエッチング処理を行う極低温プロセスの前に開始され、基板Ｗを目標温度にする又は目標温度に近づけるように調整し、極低温プロセス中も引き続き同様な温度制御が実行される。
【0044】
図２の温度制御方法が開始されると、ステップＳ１において、制御部２は液体窒素タンク９から貯留容器１１１２へ液体窒素（Ｎ２－ｌｉｑ．）を供給する。次に、ステップＳ２において、制御部２は、真空ポンプ１６の出力を制御し、貯留容器１１１２の空間１１ｓ内から気化した液体窒素（窒素ガス：Ｎ２－ｇａｓ）を排気する。排気した窒素ガス（Ｎ２－ｇａｓ）は冷却を必要とするユニットに供給してもよい。また、ステップＳ３において、圧力計１８は、排気管１７内の圧力を測定する。
【0045】
次に、ステップＳ４において、制御部２は、蒸気圧曲線に基づき、測定した圧力値から温度を算出する。例えば、図３の窒素（Ｎ２）の蒸気圧曲線を参照すると、測定した圧力値が１．０（ＭＰａ）の場合、制御部２は、貯留容器１１１２内の温度が約－１７０℃であると算出する。
【0046】
次に、ステップＳ５において、制御部２は、静電チャック１１１１の温度（基板Ｗの温度）がプロセス条件に定められた目標温度になるように貯留容器１１１２へ流入する液体窒素を制御する。制御部２は、目標温度が算出した現在の温度よりも低い場合、蒸気圧曲線に従い貯留容器１１１２へ流入する液体窒素を増加させるように調整弁１９の開度を大きくする。真空ポンプ１６の出力が一定に制御されている状態で液体窒素の供給側の調整弁１９の開度を広げると、貯留容器１１１２内の圧力（蒸気圧）が下がり、圧力差で液体窒素の供給量が増える。貯留容器１１１２内を減圧することにより、液体窒素の気化が促進され、気化熱で液体窒素が冷却され、液体窒素の蒸気圧と貯留容器１１１２内の圧力が吊り合うまで進行することで貯留容器１１１２内の温度を下げることができる。制御部２は、目標温度が算出した現在の温度よりも高い場合、蒸気圧曲線に従い貯留容器１１１２へ流入する液体窒素を減少させるように調整弁１９の開度を小さくする。真空ポンプ１６の出力が一定に制御されている状態で液体窒素の供給側の調整弁１９の開度を狭めると、貯留容器１１１２内の圧力（蒸気圧）が上がり、圧力差で液体窒素の供給量が減る。これにより、液体窒素の気化が抑制され、液体窒素の蒸気圧と貯留容器１１１２内の圧力が吊り合うまで進行することで貯留容器１１１２内の温度を上げることができる。増加又は減少させる液体窒素の流量は、蒸気圧曲線に従い目標温度と現在の温度との差分により定まる。
【0047】
ただし、静電チャック１１１１の温度を目標温度にする（近づける）ために制御部２が行う制御は、調整弁１９の開度の制御に限らない。制御部２は、圧力計１８が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、静電チャック１１１１の温度を予め設定された目標温度にするように、供給管１５に設けられた調整弁１９の開度、排気管１７に設けられた図示しない調整弁の開度、及び排気管１７に接続された真空ポンプ１６の出力の少なくともいずれかを制御してもよい。
【0048】
例えば、図３の窒素（Ｎ２）の蒸気圧曲線を参照して説明する。算出された現在の温度が－１７０℃、目標温度が－１８０℃の場合、貯留容器１１１２内の空間１１ｓの圧力、つまり、排気管１７内の圧力（すなわち、空間１１ｓの圧力）を約１．０（ＭＰａ）から約０．５（ＭＰａ）に下げ、空間１１ｓの圧力をより負圧にする。また、調整弁１９の開度を調整する。これにより、液体窒素タンク９から空間１１ｓへ流入する液体窒素の流量を増加させ、温度を目標温度まで低下させることができる。排気管１７内の圧力を制御するためには、排気管１７に設けられた調整弁の開度を制御する方法及び／又は真空ポンプ１６の出力を制御してもよい。このようにして排気管１７内の圧力、つまり貯留容器１１１２内の空間１１ｓの圧力の変化から貯留容器１１１２内の温度を制御することで静電チャック１１１１の温度を管理できる。
【0049】
次に、図２のステップＳ６において基板Ｗを搬入し、ステップＳ７において基板Ｗにプラズマ処理を施し、ステップＳ８において基板Ｗを搬出して、本処理を終了する。なお、ステップＳ１～Ｓ５の温度制御処理は、ステップＳ７のプラズマ処理中も継続して行われる。ステップＳ６の基板Ｗの搬入は、図２の処理の最初に行ってもよい。
【0050】
＜第２実施形態＞
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）は下部電極の対向電極にコイル部材（誘電コイル）を有し、電磁誘導によって電界を変化させてプラズマを生成している。誘導結合プラズマの特徴としてラジカルの供給量が多く（高密度）、イオン衝撃の精密制御ができ、Ｆｉｎ形成などの微細なシリコン（Ｓｉ）エッチングプロセスの主流となっている。このコイル部材は効率の観点から低電気抵抗率が望まれている。また、低圧条件下のプロセスなどで発熱の低減が望まれている。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）は下部電極の対向電極にコイル部材（誘電コイル）を有し、電磁誘導によって電界を変化させてプラズマを生成している。誘導結合プラズマの特徴としてラジカルの供給量が多く（高密度）、イオン衝撃の精密制御ができ、Ｆｉｎ形成などの微細なシリコン（Ｓｉ）エッチングプロセスの主流となっている。このコイル部材は効率の観点から低電気抵抗率が望まれている。また、低圧条件下のプロセスなどで発熱の低減が望まれている。
【0051】
そこで、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１では、コイル部材に超伝導材料を用いる。そして、バスタブ状の内部を有する貯留容器の誘電体窓１０１に臨界温度以下に冷却された伝熱流体の一例である液体窒素を充填させ、誘電体窓１０１内にコイル部材を配置し、コイル部材を液体窒素に浸す。
【0052】
臨界温度は、超伝導において超伝導と常伝導の境目の温度である。コイル部材を臨界温度以下の液体窒素に浸して臨界温度以下に冷却し、超伝導状態にする。超伝導は一度起きると、超伝導材料を用いたコイル部材の抵抗は０（ゼロ）になり、コイル部材に永久的に電流が流れる永久回路が形成され、コイル部材における電力ロスがゼロになり、電力の高効率化が実現できる。
【0053】
また、超伝導状態のコイル部材では抵抗が０であるため、永久回路の発熱が０に抑えられる。後述するようにプラズマ電子密度及びエッチングレートはコイル部材の電力に依存するので、超伝導材料を用いたコイル部材により電子密度、イオンエネルギー及びエッチングレートの向上を図ることができる。
【0054】
【0055】
プラズマ処理システムは、超伝導材料を用いたコイル部材（以下、ＩＣＰコイルという。）を有する誘導結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。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及び排気システム４０を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１を含む。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。誘電体窓１０１は、プラズマ処理空間１０ｓよりも上方に設けられ、伝熱流体を貯留可能に構成される貯留容器として機能する。本開示の第２実施形態では、誘電体窓１０１は、伝熱流体の一例として液体窒素を貯留可能に構成される。ＩＣＰコイルは、誘電体窓１０１内に設けられ、伝熱流体により冷却される冷却対象部品の一例である。
【0056】
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。アンテナは、プラズマ処理チャンバ１０上又はその上方（すなわち誘電体窓１０１内）に配置されるＩＣＰコイル１４を含む。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。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。
【0057】
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、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域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。
【0058】
一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０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１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａ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１１１１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１１１１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（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ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１１１０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１１１１ｂ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。
【0059】
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。
【0060】
また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａ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１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙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。
【0061】
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内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１３ｂ１、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１３ｂ１を通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。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。
【0062】
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１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
【0063】
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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部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。
【0064】
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、ＩＣＰコイル１４に結合され、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、ＩＣＰコイル１４に供給される。
【0065】
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。
【0066】
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３２ａ１を含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａ１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。
【0067】
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３２ａ１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３２ａ１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３２ａ１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。
【0068】
アンテナは、１又は複数のＩＣＰコイル１４を含む。一実施形態において、アンテナは、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。
【0069】
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0070】
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。
【0071】
［誘電体窓］
誘電体窓１０１はプラズマ処理チャンバ１０の上部に設けられ、有底の円筒形状であり、バスタブ状の内部に伝熱流体の一例として液体窒素（伝熱流体の液層：Ｎ２－ｌｉｑ．）を供給する。誘電体窓１０１には、液体窒素を供給する供給管１５と、液体から気化した液体窒素（伝熱流体の気層（窒素ガス）：Ｎ２－ｇａｓ）を排気する排気管１７とが接続されている。供給管１５及び排気管１７は、誘電体窓１０１の上壁を貫通する。
誘電体窓１０１はプラズマ処理チャンバ１０の上部に設けられ、有底の円筒形状であり、バスタブ状の内部に伝熱流体の一例として液体窒素（伝熱流体の液層：Ｎ２－ｌｉｑ．）を供給する。誘電体窓１０１には、液体窒素を供給する供給管１５と、液体から気化した液体窒素（伝熱流体の気層（窒素ガス）：Ｎ２－ｇａｓ）を排気する排気管１７とが接続されている。供給管１５及び排気管１７は、誘電体窓１０１の上壁を貫通する。
【0072】
供給管１５には液体窒素タンク９が接続され、液体窒素タンク９から供給管１５を介して誘電体窓１０１内に液体窒素が供給される。供給管１５から誘電体窓１０１に供給される伝熱流体は液体である。
【0073】
プロセス中にプラズマからの入熱により、誘電体窓１０１内の液体窒素の一部は気化する。この結果、重力により誘電体窓１０１の底部側に液体窒素の液層、上部側に窒素ガスの気層が形成される。
【0074】
排気管１７には、排気装置の一例である真空ポンプ１６が接続されている。真空ポンプ１６は、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ等から構成され、密閉空間である誘電体窓１０１内の空間１１ｓを排気する。すなわち、真空ポンプ１６の駆動により誘電体窓１０１内の気化された液体窒素である窒素ガスは、排気管１７を介して排気される。なお、誘電体窓１０１から排気される窒素ガスは冷却を必要とするユニットに供給し、有効利用することが可能である。
【0075】
真空ポンプ１６による排気によって誘電体窓１０１内の圧力は大気圧よりも十分に小さく、負圧に維持されるため、誘電体窓１０１の内圧と大気圧との差圧に応じて液体窒素タンク９から液体窒素が自動で補充される。これにより、プロセス時に生じるプラズマからの入熱により、誘電体窓１０１の液体窒素が気化しても、誘電体窓１０１内の液体窒素の枯渇を防止できる。これにより、ＩＣＰコイル１４は、液体窒素の液層内に浸されている状態を保持できる。ただし、本実施形態では、制御部２は、ＩＣＰコイル１４（及び配線５６）の温度が臨界温度以下になるように供給管１５に取り付けられた調整弁１９を制御し、誘電体窓１０１へ流入する液体窒素を制御する例を挙げて説明する。
【0076】
ＩＣＰコイル１４には、超伝導材料が用いられる。液体窒素内で使用可能な超伝導材料の一例としてはイットリウム又はイットリウム系材料が挙げられるが、これに限らない。ＩＣＰコイル１４を液体窒素に浸した状態でＩＣＰコイル１４を超伝導材料として使用する。
【0077】
第１のＲＦ生成部３１ａは、ＲＦ供給ライン５５、５７を介してＩＣＰコイル１４に接続されている。ＲＦ供給ライン５５には、スイッチ５４が設けられている。スイッチ５４をオンすると、第１のＲＦ生成部３１ａからソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）がＩＣＰコイル１４に供給され、ＲＦ供給ライン５５、５７からＩＣＰコイル１４に高周波電流ｉが流れる。スイッチ５４をオフすると、ＩＣＰコイル１４への高周波電流ｉの供給が停止される。
【0078】
配線５６はＲＦ供給ライン５５、５７を介してＩＣＰコイル１４に並列に接続されている。配線５６の一部にはヒータ５３ａが巻きつけられている。ヒータ５３ａにはヒータ電源５３が接続されている。ヒータ５３ａは、ＩＣＰコイル１４を加熱する加熱部の一例である。
【0079】
制御部２によるスイッチ５４のオン・オフの制御によりＩＣＰコイル１４と配線５６とを繋ぐ閉回路Ｃに永久回路が形成される。配線５６及びヒータ５３ａはＩＣＰコイル１４と同様に誘電体窓１０１内に供給された液体窒素の液層に浸っている。
【0080】
永久回路を形成する際、まず、制御部２は、誘電体窓１０１内の液体窒素の温度を臨界温度以下に制御し、ＩＣＰコイル１４を超伝導材料に相転移させた状態でスイッチ５４をオン状態にする。これにより、第１のＲＦ生成部３１ａからソースＲＦ信号が供給され、超伝導材料に相転移したＩＣＰコイル１４に電流ｉが流れ、高磁場が発生する。この状態で、スイッチ５４をオフに制御すると、超伝導材料では抵抗が０であるためにＩＣＰコイル１４に永久電流が流れ、閉回路Ｃは永久回路となり、ＩＣＰコイル１４に電流が流れ続けることで高磁場を発生し続ける。この結果、電界が誘電体窓１０１を透過し、プラズマ処理空間１０ｓに供給され、電界によってガス導入口１３ｃから供給された処理ガスからプラズマが生成される。係る構成により、電力の高効率化が実現し、プラズマ処理空間１０ｓに生成されたプラズマの電子密度及び基板Ｗにエッチング処理を施したときのエッチングレートの向上を図ることができる。また、ＩＣＰコイル１４の抵抗が０であるためにＩＣＰコイル１４から発熱も生じないため、高パワーのソースＲＦ信号をＩＣＰコイル１４に供給することができ、プロセスウィンドウを広げることができる。
【0081】
ＩＣＰコイル１４及び配線５６の温度を臨界温度以下に温度制御するために、真空ポンプ１６よりも誘電体窓１０１側の排気管１７に圧力計１８を取り付け、圧力計１８によって排気管１７内の圧力を測定する。制御部２は、排気管１７の圧力を測定し、その圧力の管理を行うことで窒素の蒸気圧の管理を行い、蒸気圧の管理からボイルシャルルの法則に基づき誘電体窓１０１内の温度管理を行う。
【0082】
以下の温度制御方法では、排気する窒素の圧力を圧力計１８により測定し、測定結果に基づき液体窒素タンク９から誘電体窓１０１内に供給する液体窒素の流量を調整する。これにより、誘電体窓１０１内の温度制御が可能になる。誘電体窓１０１内に供給する液体窒素の流量の制御は、供給管１５に取り付けられた調整弁１９により行ってもよい。本実施形態では、制御部２は、調整弁１９の弁体の開度を制御することで、供給管１５から誘電体窓１０１内に供給する液体窒素の流量を調整する。ただし、これに限らず、制御部２は、圧力計１８が測定した圧力に基づき、蒸気圧曲線に従い、ＩＣＰコイル１４及び配線５６の温度を臨界温度以下に制御するように、供給管１５に設けられた調整弁１９の開度、排気管１７に設けられた図示しない調整弁の開度、及び排気管１７に接続された真空ポンプ１６の出力の少なくともいずれかを制御してもよい。
【0083】
［永久回路をオンするときの温度制御方法］
以下、永久回路をオンするときの第２実施形態に係る温度制御方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態の温度制御方法（永久回路オン）の一例を示すフローチャートである。
以下、永久回路をオンするときの第２実施形態に係る温度制御方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態の温度制御方法（永久回路オン）の一例を示すフローチャートである。
【0084】
図５に示す温度制御方法は、制御部２により制御され、プラズマ処理装置１にて実行される。誘電体窓１０１内の空間１１ｓの体積をＶとすると、誘電体窓１０１内の空間１１ｓは密閉されており体積Ｖは一定である。
【0085】
図５に示す温度制御方法は、プラズマ処理の一例として基板Ｗにエッチング処理を行うプロセスの前に開始され、基板Ｗを臨界温度以下に調整する。その後、プロセス中も引き続き同様に温度制御が実行される。なお、本処理中、ヒータ電源５３はオフの状態である。
【0086】
図５の温度制御方法が開始されると、ステップＳ１において、制御部２は液体窒素タンク９から誘電体窓１０１へ液体窒素（Ｎ２－ｌｉｑ．）を供給する。誘電体窓１０１へ供給された液体窒素の一部は、プラズマからの入熱により気化する。次に、ステップＳ２において、制御部２は、真空ポンプ１６の出力を制御し、誘電体窓１０１の空間１１ｓ内から気化した液体窒素（窒素ガス）を排気する。排気した窒素ガスは冷却を必要とするユニットに供給してもよい。また、ステップＳ３において、圧力計１８は、排気管１７内の圧力を測定する。
【0087】
次に、ステップＳ４において、制御部２は、蒸気圧曲線に基づき、測定した圧力値から温度を算出する。例えば、図３の窒素（Ｎ２）の蒸気圧曲線を参照すると、測定した圧力値が１．０（ＭＰａ）の場合、制御部２は、誘電体窓１０１内の温度が－１７０℃であると算出する。
【0088】
次に、ステップＳ１１において、制御部２は、ＩＣＰコイル１４（及び配線５６）の温度が臨界温度以下になるように供給管１５に取り付けられた調整弁１９を制御し、誘電体窓１０１へ流入する液体窒素を制御する。
【0089】
例えば、図３の窒素（Ｎ２）の蒸気圧曲線を参照して説明する。算出された現在の温度が－１７０℃、臨界温度が－１９６℃の場合、誘電体窓１０１内の空間１１ｓの圧力、つまり、排気管１７内の圧力を約１．０（ＭＰａ）から約０．２（ＭＰａ）に下げ、空間１１ｓの圧力をより負圧にする。
【0090】
制御部２は、ＩＣＰコイル１４（及び配線５６）の温度を臨界温度以下にするように供給管１５に設けられた調整弁１９の開度を制御する。制御部２は、供給管１５に設けられた調整弁１９の開度、排気管１７に設けられた図示しない調整弁の開度、及び真空ポンプ１６の出力の少なくともいずれかを制御してもよい。
【0091】
このようにしてＩＣＰコイル１４を臨界温度以下の液体窒素に浸して臨界温度以下に冷却し、超伝導状態にする。次に、ステップＳ１２において、制御部２は、ＲＦ電源３１（第１のＲＦ生成部３１ａ）をオンし、ＩＣＰコイル１４に電流を流す。次に、ステップＳ１３において、制御部２は、スイッチ５４をオフにし、閉回路Ｃの永久回路を形成する。
【0092】
次に、ステップＳ６において基板Ｗを搬入し、ステップＳ７において基板Ｗにプラズマ処理を施し、ステップＳ８において基板Ｗを搬出して、本処理を終了する。なお、ステップＳ６の基板Ｗの搬入は、図５の処理の最初に行ってもよい。
【0093】
閉回路Ｃの永久回路を形成すると、抵抗が０になるため、ＩＣＰコイル１４に永久的に電流が流れ、ＲＦ電力の高効率化が実現できる。
【0094】
また、超伝導状態ではＩＣＰコイル１４の発熱が０に抑えられる。このため、ＩＣＰコイル１４に既存の定格電流以上の大電流を流せる。ＩＣＰコイル１４に流す電流が大きくなるほど、エッチングレートが上がり、生産性を向上させることができる。よって、超伝導状態では電流を大きくしてＩＣＰコイル１４の電界を強くすることができ、プラズマの電子密度及びエッチングレートを向上させることができる。
【0095】
永久回路の形成を停止する場合、ヒータ電源５３をオンし、ヒータ５３ａにより永久回路の一部である配線５６を加熱し、永久回路の一部を臨界温度よりも高い温度に制御する。これにより、永久回路の超伝導材料の一部を常伝導にすることで、閉回路Ｃ全体の超伝導を崩し、永久回路をオフ（永久回路の形成を停止）することができる。永久回路をオフした後、ヒータ電源５３をオフにする。
【0096】
［永久回路オフ時の温度制御方法］
次に、永久回路オフ時の第２実施形態に係る温度制御方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態の温度制御方法（永久回路オフ）の一例を示すフローチャートである。
次に、永久回路オフ時の第２実施形態に係る温度制御方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態の温度制御方法（永久回路オフ）の一例を示すフローチャートである。
【0097】
図６は、図５に示す処理を実行して永久回路を形成した後、永久回路をオフにするときに実行される。図６の処理が開始されると、ステップＳ２１において、制御部２は、永久回路をオフにするかを判定する。制御部２は、永久回路をオフしないと判定した場合、本処理を終了する。
【0098】
一方、制御部２は、永久回路をオフにすると判定した場合、ＩＣＰコイル１４の温度が臨界温度よりも大きくなるようにヒータ電源５３をオンに制御し、ヒータ５３ａを加熱する。ヒータ５３ａが巻かれた配線５６を、臨界温度を超える温度に制御し、永久回路の超伝導材料の一部を常伝導にする。これにより永久回路をオフすることができる。永久回路をオフした後、本処理を終了する。
【0099】
以上に説明したように、第２実施形態のプラズマ処理装置及び温度制御方法によれば、超伝導状態のＩＣＰコイル１４の永久回路を形成することで、プラズマの電子密度が上がり、エッチングレートを向上させることができる。
【0100】
なお、第１及び第２実施形態では、冷却対象部品を冷却する伝熱流体として、液体窒素を用いたが、これに限らず、液体ヘリウム、液体酸素を使用してもよい。また、第１及び第２実施形態では、供給管１５及び／又は排気管１７に調整弁が設けられるが、供給管１５に設けられる調整弁は、流量調整弁、オリフィスであってもよい。また、排気管１７に設けられる調整弁は、圧力調整弁、オリフィスであってもよい。
【0101】
今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置及び温度制御方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【0102】
【符号の説明】
【0103】
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３２ ＤＣ電源
４０ 排気システム
１１１ 本体部
１１２ リングアセンブリ
１１１１ 静電チャック
１１１２ 貯留容器
１０１ 誘電体窓
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３２ ＤＣ電源
４０ 排気システム
１１１ 本体部
１１２ リングアセンブリ
１１１１ 静電チャック
１１１２ 貯留容器
１０１ 誘電体窓
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】