特許 7141061 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-13

(45)【発行日】2022-09-22

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20220914BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 M

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018229243

(22)【出願日】2018-12-06

(65)【公開番号】P2020092032

(43)【公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】平山 昌樹

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－１５３４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４９７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７２３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０６８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００２３７４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／５０－１６／５１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
前記処理容器内に設けられたステージと、
前記ステージの上方に前記処理容器内の空間を介して設けられた誘電体板と、
可撓性を有し、前記誘電体板の上方に設けられた上部電極であり、前記誘電体板と該上部電極との間に間隙を提供するよう構成された、該上部電極と、
ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である高周波の導入部であって、前記空間の横方向端部に設けられた、該導入部と、
鉛直方向に延びる前記処理容器の中心軸線であり前記ステージの中心を含む該中心軸線上で前記上部電極に結合された駆動軸と、
前記駆動軸を鉛直方向に移動させるように構成されたアクチュエータと、
を備えるプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記誘電体板の周縁部と前記処理容器との間に介在する弾性部材を更に備え、
前記誘電体板の周縁部は、前記処理容器と前記上部電極との間で前記弾性部材を介して弾性的に支持されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記上部電極には、前記中心軸線に対して径方向に沿って該上部電極の周縁まで延びる複数のスリットが形成されている、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記中心軸線上での前記鉛直方向における前記間隙の長さは、前記中心軸線から離れた位置での前記鉛直方向における前記間隙の長さよりも大きい、請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記中心軸線上での前記鉛直方向における前記間隙の長さは、前記中心軸線から離れた位置での前記鉛直方向における前記間隙の長さよりも小さい、請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記鉛直方向における前記間隙の長さが前記中心軸線に対して径方向の位置に応じて変動している、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記上部電極の下面は、前記中心軸線を含む任意の断面において、波状をなしている、請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記誘電体板には、前記間隙に供給されたガスを前記空間に吐出するように構成された複数のガス吐出孔が形成されている、請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記上部電極の上方に設けられた蓋部であり、該上部電極と該蓋部との間にガスの拡散空間を提供する、該蓋部を更に備え、
前記拡散空間は前記上部電極を介して前記間隙に連通しており、
前記駆動軸は、少なくとも前記蓋部の一部を貫通して前記アクチュエータに接続しており、
前記蓋部と前記駆動軸との間に設けられた封止部材を更に備える、
請求項８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記封止部材は、Ｏリングである、請求項９に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記封止部材は、前記蓋部と前記駆動軸との間に設けられたベローズである、請求項９に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記上部電極には、前記拡散空間と前記間隙を互いに連通させる複数の貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔は、該複数の貫通孔の各々の下端開口が前記複数のガス吐出孔のうち対応のガス吐出孔の上端開口と対面するように、配置されている、請求項９～１１の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

プラズマ処理装置を用いて基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置の処理容器内の空間にガスを供給する工程と、
前記処理容器内でステージ上に載置された基板に対してプラズマ処理を行うために、前記空間に高周波を導入する工程と、
を含み、
前記プラズマ処理装置は、
前記処理容器と、
前記処理容器内に設けられた前記ステージと、
前記ステージの上方に前記処理容器内の前記空間を介して設けられた誘電体板と、
可撓性を有し、前記誘電体板の上方に設けられた上部電極であり、前記誘電体板と該上部電極との間に間隙を提供するよう構成された、該上部電極と、
ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である高周波の導入部であって、前記空間の横方向端部に設けられた、該導入部と、
鉛直方向に延びる前記処理容器の中心軸線であり前記ステージの中心を含む該中心軸線上で前記上部電極に結合された駆動軸と、
前記駆動軸を鉛直方向に移動させるように構成されたアクチュエータと、
を備える、
プラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている。一種のプラズマ処理装置は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、真空容器、処理室、支持電極、アンテナ、及び放射口を備える。処理室は、真空容器の内部に設けられている。処理室にはガスが供給される。支持電極は、処理室内に設けられている。支持電極は、基板を支持する。アンテナ及び放射口は、超短波（ＶＨＦ）帯又は極超短波（ＵＨＦ）帯の高周波を処理室に供給する。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、電界制御空間を備える。電界制御空間は、誘電体と誘電体を囲む金属仕切板又はディスク状金属とによって構成される。なお、ＶＨＦ帯とは、３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ程度の範囲の周波数帯である。ＵＨＦ帯とは、３００ＭＨｚ～３ＧＨｚ程度の範囲の周波数帯である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２４３３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プラズマ処理装置では、処理容器内において中心軸線に対して径方向におけるプラズマの密度の分布を調整することが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、処理容器、ステージ、誘電体板、上部電極、導入部、駆動軸、及びアクチュエータを備える。ステージは、処理容器内に設けられている。誘電体板は、ステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられている。上部電極は、可撓性を有する。上部電極は、誘電体板の上方に設けられており、誘電体板と上部電極との間に間隙を提供するよう構成されている。導入部は、高周波の導入部であり、上記空間の横方向端部に設けられている。高周波は、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である。駆動軸は、処理容器の中心軸線上で上部電極に結合されている。中心軸線は、鉛直方向に延びており、ステージの中心を含む。アクチュエータは、駆動軸を鉛直方向に移動させるように構成されている。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、処理容器内において中心軸線に対して径方向におけるプラズマの密度の分布を調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一つの例示的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2】一例のステージを示す破断斜視図である。

【図3】別の例示的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4】一つの例示的実施形態に係る上部電極を示す斜視図である。

【図5】更に別の例示的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6】更に別の例示的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7】図６に示す例示的実施形態のプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。

【図8】別の例示的実施形態に係るステージを示す破断斜視図である。

【図9】別の例示的実施形態に係る上部電極の一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、処理容器、ステージ、誘電体板、上部電極、導入部、駆動軸、及びアクチュエータを備える。ステージは、処理容器内に設けられている。誘電体板は、ステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられている。上部電極は、可撓性を有する。上部電極は、誘電体板の上方に設けられており、誘電体板と上部電極との間に間隙を提供するよう構成されている。導入部は、高周波の導入部であり、上記空間の横方向端部に設けられている。高周波は、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である。駆動軸は、処理容器の中心軸線上で上部電極に結合されている。中心軸線は、鉛直方向に延びており、ステージの中心を含む。アクチュエータは、駆動軸を鉛直方向に移動させるように構成されている。

【0010】

上記例示的実施形態に係るプラズマ処理装置では、アクチュエータによって駆動軸を鉛直方向に移動させると、上部電極の中心が鉛直方向に移動する。その結果、鉛直方向における間隙の長さが、中心軸線からの距離に応じて調整される。したがって、高周波によって形成される電界の強度が、中心軸線からの径方向の距離に応じて調整される。故に、中心軸線に対して径方向におけるプラズマの密度の分布が調整され得る。

【0011】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、弾性部材を更に備えていてもよい。この実施形態において、弾性部材は、誘電体板の周縁部と処理容器との間に介在する。この実施形態において、誘電体板の周縁部は、処理容器と上部電極との間で弾性部材を介して弾性的に支持され得る。この実施形態によれば、誘電体板の損傷が抑制される。

【0012】

一つの例示的実施形態において、上部電極には、複数のスリットが形成されていてもよい。この実施形態において、複数のスリットは、中心軸線に対して径方向に沿って上部電極の周縁まで延びている。この実施形態によれば、上部電極がより撓み易くなる。

【0013】

一つの例示的実施形態において、中心軸線上での鉛直方向における間隙の長さは、中心軸線から離れた位置での鉛直方向における間隙の長さよりも大きくてもよい。この実施形態によれば、高周波が中心軸線上で互いに強め合う場合に、高周波によって形成される電界の強度の径方向における不均一性が低減され得る。

【0014】

一つの例示的実施形態において、中心軸線上での鉛直方向における間隙の長さは、中心軸線から離れた位置での鉛直方向における間隙の長さよりも小さくてもよい。この実施形態によれば、導入部から中心軸線に向けた伝搬に伴う高周波の減衰が抑制され得る。

【0015】

一つの例示的実施形態において、鉛直方向における間隙の長さが中心軸線に対して径方向の位置に応じて変動していてもよい。この実施形態によれば、高調波が抑制され得る。一つの例示的実施形態においては、上部電極の下面は、中心軸線を含む任意の断面において、波状をなしていてもよい。

【0016】

一つの例示的実施形態において、誘電体板には、間隙に供給されたガスを空間に吐出するように構成された複数のガス吐出孔が形成されていてもよい。即ち、誘電体板は、ガスを吐出するように構成されたシャワープレートであってもよい。

【0017】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、蓋部を更に備えていてもよい。この実施形態において、蓋部は、上部電極の上方に設けられている。蓋部は、上部電極と蓋部との間にガスの拡散空間を提供する。拡散空間は上部電極を介して間隙に連通している。駆動軸は、少なくとも蓋部の一部を貫通してアクチュエータに接続している。この実施形態において、プラズマ処理装置は、蓋部と駆動軸との間に設けられた封止部材を更に備えていてもよい。一つの例示的実施形態において、封止部材は、Ｏリングであってもよい。別の例示的実施形態において、封止部材は、蓋部と駆動軸との間に設けられたベローズであってもよい。

【0018】

一つの例示的実施形態において、上部電極には、拡散空間と間隙を互いに連通させる複数の貫通孔が形成されていてもよい。複数の貫通孔は、該複数の貫通孔の各々の下端開口が複数のガス吐出孔のうち対応のガス吐出孔の上端開口と対面するように、配置されていてもよい。この実施形態によれば、複数の貫通孔の各々から対応のガス吐出孔にガスが流れ易くなる。

【0019】

別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置を用いて基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置の処理容器内の空間にガスを供給する工程を含む。プラズマ処理方法は、処理容器内でステージ上に載置された基板に対してプラズマ処理を行うために、空間に高周波を導入する工程を更に含む。プラズマ処理装置は、上述した種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置のうち何れかである。

【0020】

上記例示的実施形態に係るプラズマ処理方法では、中心軸線に対して径方向において調整された密度の分布を有するプラズマにより、基板が処理される。

【0021】

以下、図面を参照して種々の例示的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。

【0022】

図１は、一つの例示的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に示すプラズマ処理装置１は、処理容器１０、ステージ１２、上部電極１４、及び導入部１６を備えている。

【0023】

処理容器１０は、略円筒形状を有する。処理容器１０は、鉛直方向に沿って延在している。処理容器１０の中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。処理容器１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。処理容器１０の表面上には、耐腐食性を有する膜が形成されている。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。処理容器１０は、接地されている。

【0024】

ステージ１２は、処理容器１０内に設けられている。ステージ１２は、その上面の上に載置された基板Ｗを略水平に支持するように構成されている。ステージ１２は、略円盤形状を有している。ステージ１２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。即ち、ステージ１２の中心は、軸線ＡＸ上に位置している。

【0025】

以下、図１と共に図２を参照する。図２は、一例のステージを示す破断斜視図である。一例において、ステージ１２は、本体１２１及び導電層１２２を有している。本体１２１は、窒化アルミニウムといった絶縁体から形成されている。本体１２１は、略円盤形状を有している。本体１２１の中心軸線は、軸線ＡＸと略一致していてもよい。即ち、軸線ＡＸは、ステージ１２の中心を含んでいてもよい。

【0026】

導電層１２２は、導電性を有する材料、例えばタングステン、モリブデン等から形成されている。導電層１２２は、本体１２１内に設けられている。ステージ１２は、一つ以上の導電層を有していてもよい。この場合に、導電層１２２は、ステージ１２内に設けられた一つ以上の導電層のうちステージ１２の上面から最短の距離を有する。

【0027】

導電層１２２は、軸線ＡＸの周りで環状に形成されている。導電層１２２の内径（直径）は、例えば基板Ｗの直径の１／６、即ち５０ｍｍ以上である。導電層１２２の外径は、基板Ｗの直径よりも小さい。一実施形態において、導電層１２２は、メッシュ状に形成されていてもよい。

【0028】

一実施形態において、導電層１２２は、静電吸着用の電極である。この実施形態において、導電層１２２には、直流電源５０が電気的に接続される。直流電源５０からの直流電圧が導電層１２２に印加されると、ステージ１２と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、ステージ１２に引き付けられ、ステージ１２によって保持される。別の実施形態において、導電層１２２は、高周波電極であってもよい。この場合には、導電層１２２には、高周波電源が整合器を介して電気的に接続される。更に別の実施形態において、導電層１２２は、接地される電極であってもよい。

【0029】

上述したように、ステージ１２の導電層１２２は、環状に形成されている。したがって、ステージ１２の中央部と外周部との間での高周波に起因する電位差の発生が抑制される。その結果、ステージ１２の中央部と外周部との間で発生する高周波電界が抑制される。

【0030】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、バッフル部材１３を更に備えていてもよい。バッフル部材１３は、ステージ１２と処理容器１０の側壁との間で延在している。バッフル部材１３は、略環状の板材である。バッフル部材１３は、例えば、酸化アルミニウムといった絶縁体から形成されている。バッフル部材１３には、複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、バッフル部材１３をその板厚方向に貫通している。ステージ１２の下方において処理容器１０には、排気口１０ｅが形成されている。排気口１０ｅには、排気装置が接続されている。排気装置は、圧力制御弁並びにターボ分子ポンプ及び／又はドライポンプといった真空ポンプを含んでいる。

【0031】

プラズマ処理装置１は、誘電体板１８を更に備えている。誘電体板１８は、処理容器１０内の空間ＳＰを介してステージ１２の上方に設けられている。誘電体板１８は、誘電体から形成された板である。誘電体板１８は、略円形の平面形状を有し得る。誘電体板１８は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等を含む誘電体から形成されている。誘電体板１８の表面のうち少なくとも下面には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。誘電体板１８の下面とステージ１２の上面との間の鉛直方向における距離は、例えば５ｃｍ以上、３０ｃｍ以下である。

【0032】

上部電極１４は、誘電体板１８の上方に設けられている。上部電極１４と誘電体板１８は、それらの間に間隙１４５を提供するように構成されている。上部電極１４は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。上部電極１４は、可撓性を有する。上部電極１４は、導体製の板材から形成され得る。上部電極１４は、略円形の平面形状を有し得る。一実施形態において、上部電極１４の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。

【0033】

一実施形態において、誘電体板１８には、ステージ１２上に載置された基板Ｗの全面に均等にガスを供給するために、複数のガス吐出孔１８ｈが形成されている。即ち、誘電体板１８は、ガスを吐出するように構成されたシャワープレートであってもよい。

【0034】

プラズマ処理装置１では、バッフル部材１３の上側で延在する処理容器１０の内壁面の面積は、空間ＳＰ側の誘電体板１８の表面積に略等しい。即ち、空間ＳＰを画成する面のうちグランド電位に設定された面（グランド面）の面積は、空間ＳＰを画成する面のうち誘電体板１８によって提供される面の面積と略同一である。かかる構成により、プラズマが、誘電体板１８の直下の領域及びグランド面の周囲の領域で均一な密度で生成される。その結果、基板Ｗのプラズマ処理の面内均一性が向上される。

【0035】

一実施形態において、誘電体板１８の周縁部は、上部電極１４の周縁部と処理容器１０の上端との間に設けられている。一実施形態において、誘電体板１８の周縁部は、上部電極１４の周縁部と処理容器１０の上端との間で弾性的に保持されている。一実施形態において、誘電体板１８の周縁部は、上部電極１４の周縁部と処理容器１０の上端との間で弾性部材２７２を介して挟持されている。弾性部材２７２は、例えばＯリングである。誘電体板１８の周縁部と処理容器１０の上端との間には、サポートリング１７が更に設けられていてもよい。サポートリング１７は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。弾性部材２７２は、サポートリング１７と処理容器１０の上端との間に介在していてもよい。弾性部材２７２によれば、誘電体板１８の損傷が抑制される。

【0036】

導入部１６は、リング状の部材である。導入部１６は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。導入部１６は、誘電体板１８の周縁部及びサポートリング１７の外側で、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。導入部１６は、高周波を空間ＳＰに導入する部分である。高周波は、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である。導入部１６は、空間ＳＰの横方向端部に設けられている。プラズマ処理装置１は、導入部１６に高周波を供給するために、導波部２０を更に備えている。

【0037】

一実施形態において、導波部２０は、内側部材２２ｉ及び円筒部材２２ｔから構成されている。内側部材２２ｉは、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。内側部材２２ｉは、例えば略円盤形状を有している。内側部材２２ｉは、上部電極１４の上方に設けられている。内側部材２２ｉは、上部電極１４と内側部材２２ｉとの間に空間２２５（ガスの拡散空間）を提供しており、一実施形態の蓋部を構成している。

【0038】

一実施形態において、内側部材２２ｉの周縁部と処理容器１０の上端は、上部電極１４の周縁部、誘電体板１８の周縁部、及びサポートリング１７を、弾性部材２７２を介して弾性的に保持している。弾性部材２７２は、例えばＯリングである。一実施形態において、導入部１６は、内側部材２２ｉの周縁部と処理容器１０の上端との間で弾性的に保持されている。一実施形態では、封止部材２５が、処理容器１０の上端と導入部１６との間に介在している。また、封止部材２６が、内側部材２２ｉの周縁部と導入部１６との間には、介在している。封止部材２５及び封止部材２６の各々は、弾性を有する。封止部材２５及び封止部材２６の各々は、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。封止部材２５及び封止部材２６の各々は、例えばＯリングである。

【0039】

円筒部材２２ｔは、上壁部２２１ｔ及び円筒部２２３ｔを含んでいる。上壁部２２１ｔは、略円盤形状を有しており、内側部材２２ｉの上方で水平に延在している。上壁部２２１ｔは、内側部材２２ｉから離間している。円筒部２２３ｔは、略円筒形状を有している。円筒部２２３ｔの中心軸線は、軸線ＡＸと略一致している。円筒部２２３ｔは、上壁部２２１ｔの周縁部から下方に延在している。円筒部２２３ｔの下端は、処理容器１０の上端に接続している。したがって、円筒部材２２ｔは接地されている。円筒部２２３ｔは、内側部材２２ｉを囲むように、軸線ＡＸに対して径方向において内側部材２２ｉの外側に設けられている。円筒部２２３ｔは、内側部材２２ｉから離間している。

【0040】

導波部２０は、上壁部２２１ｔと内側部材２２ｉの上面との間に、導波路２０６を提供している。導波部２０は、円筒部２２３ｔと内側部材２２ｉの外周面との間に、筒状の導波路２０７を提供している。導波路２０６は、導波路２０７の上端に接続している。導波路２０７の下端は、導入部１６に接続している。

【0041】

内側部材２２ｉには、高周波電源３０が、整合器３２を介して電気的に接続されている。高周波電源３０は、上述した高周波を発生する電源である。整合器３２は、高周波電源３０の負荷のインピーダンスを高周波電源３０の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。高周波電源３０からの高周波は、導波路２０６及び導波路２０７を介して導入部１６に供給される。高周波は、導入部１６を介して空間ＳＰに供給される。高周波が空間ＳＰに供給されると、空間ＳＰ内のガスが励起されて、当該ガスからプラズマが形成される。基板Ｗは、プラズマからの化学種によって処理される。

【0042】

上述の空間２２５には、配管４０が接続されている。配管４０には、ガス供給部４２が接続されている。ガス供給部４２は、基板Ｗの処理のために用いられる一つ以上のガス源を含む。また、ガス供給部４２は、一つ以上のガス源からのガスの流量をそれぞれ制御するための一つ以上の流量制御器を含む。

【0043】

配管４０は、導波路２０６を通って空間２２５まで延びている。導波路２０６を画成する内側部材２２ｉは、接地されていない。配管４０の中でガスが励起されることを防止するために、配管４０は、導波路２０６の中では部材４０１によって囲まれている。部材４０１は、絶縁性を有する材料から形成されている。また、部材４０１の長さを長くするために、上壁部２２１ｔは、部材４０１の周囲で上方へ突出するように形成されている。

【0044】

一実施形態において、空間２２５は、上部電極１４を介して間隙１４５に連通している。一実施形態において、上部電極１４には、複数の貫通孔１４ｈが形成されている。複数の貫通孔１４ｈは、空間２２５（即ち、ガスの拡散空間）と間隙１４５を互いに連通させている。この実施形態では、ガス供給部４２からのガスは、配管４０を介して空間２２５に供給され、空間２２５から複数の貫通孔１４ｈを介して間隙１４５に供給される。間隙１４５に供給されたガスは、複数のガス吐出孔１８ｈから空間ＳＰに吐出される。

【0045】

一実施形態において、複数の貫通孔１４ｈの各々の下端開口は、複数のガス吐出孔１８ｈのうち対応のガス吐出孔の上端開口と対面するように、配置されている。この実施形態によれば、間隙１４５の鉛直方向の長さが短いために間隙１４５で水平方向にガスが拡散し難くても、複数の貫通孔１４ｈの各々から対応のガス吐出孔にガスが流れ易くなる。

【0046】

プラズマ処理装置１は、駆動軸４７及びアクチュエータ４６を更に備える。駆動軸４７は、軸線ＡＸ上で上部電極１４に結合されている。一実施形態において、駆動軸４７は、ロッドであり、軸線ＡＸ上で鉛直方向に延在している。駆動軸４７の下端は、上部電極１４の径方向中心に結合されている。アクチュエータ４６は、駆動軸４７を鉛直方向に移動させるように構成されている。

【0047】

一実施形態において、空洞２２６が内側部材２２ｉの中に形成されている。アクチュエータ４６は、空洞２２６の中に収容されていてもよい。駆動軸４７は、空洞２２６から内側部材２２ｉの一部を貫通して、軸線ＡＸに沿って下方に延びている。駆動軸４７と内側部材２２ｉとの間には、Ｏリングといった封止部材４８が設けられていてもよい。

【0048】

プラズマ処理装置１では、アクチュエータ４６によって駆動軸４７を鉛直方向に移動させると、上部電極１４の中心が鉛直方向に移動する。その結果、鉛直方向における間隙１４５の長さが、軸線ＡＸからの距離に応じて調整される。したがって、高周波によって形成される電界の強度が、軸線ＡＸからの径方向の距離に応じて調整される。故に、軸線ＡＸに対して径方向におけるプラズマの密度の分布が調整され得る。例えば、高周波によって形成される電界の強度の径方向における不均一性が解消されて、径方向におけるプラズマの密度の分布の不均一性が低減される。

【0049】

一実施形態においては、図１に示すように、軸線ＡＸ上での鉛直方向における間隙１４５の長さは、軸線ＡＸから離れた位置での鉛直方向における間隙１４５の長さよりも大きい。例えば、鉛直方向における間隙１４５の長さは、軸線ＡＸからの距離の関数で表され、軸線ＡＸからの距離の増加につれて減少する。この例において、上部電極１４の下面は、円錐面に沿って延在し得る。この実施形態によれば、高周波が軸線ＡＸ上で互いに強め合う場合に、高周波によって形成される電界の強度の径方向における不均一性が低減され得る。

【0050】

以下、プラズマ処理装置１を用いて基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法について説明する。プラズマ処理方法では、ステージ１２上に基板が載置される。次いで、プラズマ処理方法では、処理容器１０内の空間ＳＰにガスが供給される。ガスは、ガス供給部４２から空間ＳＰに供給される。次いで、プラズマ処理方法では、空間ＳＰに高周波が導入される。高周波は、導波部２０から導入部１６を介して空間ＳＰに導入される。空間ＳＰ内に導入された高周波は、空間ＳＰ内でガスを励起させて、当該ガスからプラズマを生成する。生成されたプラズマによって、基板が処理される。このプラズマ処理方法では、軸線ＡＸに対して径方向において調整された密度の分布を有するプラズマにより、基板が処理される。なお、このプラズマ処理方法は、後述する種々の実施形態のプラズマ処理装置を用いて同様に実行され得る。

【0051】

以下、図３を参照して、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１Ｂについて説明する。図３は、別の例示的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。以下、プラズマ処理装置１の構成と異なるプラズマ処理装置１Ｂの構成について説明する。

【0052】

プラズマ処理装置１Ｂは、上部電極１４に代えて上部電極１４Ｂを備えており、誘電体板１８に代えて誘電体板１８Ｂを備えている。誘電体板１８Ｂは、処理容器１０内の空間ＳＰを介してステージ１２の上方に設けられている。上部電極１４Ｂは、誘電体板１８Ｂの上方に設けられている。上部電極１４Ｂと誘電体板１８Ｂは、それらの間に間隙１４５Ｂを提供するように構成されている。上部電極１４Ｂは、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。上部電極１４Ｂは、可撓性を有する。上部電極１４Ｂは、導体製の板材から形成され得る。上部電極１４Ｂは、略円形の平面形状を有し得る。一実施形態において、上部電極１４の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。上部電極１４Ｂの詳細については後述する。

【0053】

誘電体板１８Ｂは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等を含む誘電体から形成されている。誘電体板１８Ｂの表面のうち少なくとも下面には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。誘電体板１８Ｂは、略円盤形状を有している。誘電体板１８Ｂの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。誘電体板１８Ｂには、誘電体板１８と同様に、複数のガス吐出孔１８ｈが形成されている。即ち、一実施形態において、誘電体板１８Ｂは、ガスを吐出するように構成されたシャワープレートであってもよい。誘電体板１８Ｂの下面とステージ１２の上面との間の鉛直方向における距離は、例えば５ｃｍ以上、３０ｃｍ以下である。

【0054】

プラズマ処理装置１Ｂにおいても、バッフル部材１３の上側で延在する処理容器１０の内壁面の面積は、空間ＳＰ側の誘電体板１８Ｂの表面積に略等しい。即ち、空間ＳＰを画成する面のうちグランド電位に設定された面（グランド面）の面積は、空間ＳＰを画成する面のうち誘電体板１８Ｂによって提供される面の面積と略同一である。

【0055】

誘電体板１８Ｂの周縁部の厚みは、誘電体板１８Ｂの中央部分の厚みよりも大きい。誘電体板１８Ｂの中央部分は、誘電体板１８Ｂの周縁部に対して内側で延在する部分である。誘電体板１８Ｂの周縁部は、導入部１６を構成している。即ち、導入部１６は、環形状を有している。プラズマ処理装置１Ｂは、導入部１６に高周波を供給するために、導波部２０Ｂを更に備えている。

【0056】

一実施形態において、導波部２０Ｂは、共振器２００を含んでいる。一実施形態において、共振器２００は、空洞共振器であり得る。共振器２００は、導波路２０１を提供している。導波路２０１は、軸線ＡＸの周りで周方向に延び、軸線ＡＸが延在する方向に延びている。導波路２０１は、導入部１６に接続されている。導波路２０１は、鉛直方向に沿って延びる筒形状を有している。導波路２０１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。

【0057】

導波路２０１は、一端２０２及び他端２０３を含んでいる。一端２０２と他端２０３との間の導波路２０１の幅は、共振器２００が共振状態となるように設定される。即ち、導波路２０１の当該幅は、導波路２０１に沿って周方向に伝搬する電磁波の波長が略無限大になるように設定される。本実施形態においては導波路２０１の内部が中空であるので、導波路２０１の幅は、使用される高周波の波長（自由空間波長）の約１／２である。導波路２０１の内部に誘電体が設けられている場合には、導波路２０１の幅は、自由空間波長の１／２を導波路２０１内の実効誘電率の平方根で割った値に設定され得る。

【0058】

一実施形態において、導波路２０１は、内側導波路２０４及び外側導波路２０５を含んでいる。内側導波路２０４及び外側導波路２０５の各々は、鉛直方向に沿って延びる筒状の導波路である。内側導波路２０４は、外側導波路２０５に対して径方向内側で延在している。外側導波路２０５の下端は、導波路２０１の一端２０２を構成している。外側導波路２０５の上端及び内側導波路２０４の上端は互いに連続している。即ち、導波路２０１は、軸線ＡＸが延在する方向において折り返されている。なお、導波路２０１の上述の幅は、一端２０２と他端２０３との間の折り返された導波路２０１の幅である。内側導波路２０４の下端は、導波路２０１の他端２０３を構成している。導波路２０１の他端２０３は、導入部１６に接続されている。

【0059】

一実施形態において、導波部２０Ｂは、第１の同軸導波管２１１及び複数の第２の同軸導波管２１２を更に含んでいる。第１の同軸導波管２１１は、その中心軸線が軸線ＡＸに略一致するように、鉛直方向に沿って延在している。即ち、第１の同軸導波管２１１は、軸線ＡＸ上で延在している。第１の同軸導波管２１１は、内側導体２１３を有する。内側導体２１３には、高周波電源３０が、整合器３２を介して電気的に接続されている。

【0060】

複数の第２の同軸導波管２１２の各々の一端は、第１の同軸導波管２１１に接続されている。複数の第２の同軸導波管２１２の各々は、その一端から軸線ＡＸに対して径方向に沿って延在しており、共振器２００の導波路２０１に接続されている。即ち、複数の第２の同軸導波管２１２によって提供される複数の同軸線路が、共振器２００の導波路２０１に接続されている。複数の第２の同軸導波管２１２は、軸線ＡＸに対して周方向において、等間隔に、即ち約３６０°／Ｎの角度間隔で配列されている。なお、「Ｎ」は、第２の同軸導波管２１２の個数である。「Ｎ」は、限定されるものではないが、例えば３又は４である。

【0061】

一実施形態において、共振器２００の導波路２０１は、主部２２及び円筒部材２４によって提供されている。主部２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。主部２２は、上壁部２２１、中央部２２２、及び外側円筒部２２３を含んでいる。上壁部２２１は、略円形且つ薄板状をなしている。上壁部２２１は、略水平に延在している。中央部２２２は、略円柱形状を有している。中央部２２２は、上壁部２２１から下方に延びている。中央部２２２の下面は、中央部２２２の周縁部の内側に、空間２２５Ｂを画成している。空間２２５Ｂは、ガスの拡散空間である。

【0062】

導入部１６、即ち誘電体板１８Ｂの周縁部は、中央部２２２の周縁部と処理容器１０の上端との間で弾性的に保持されている。具体的に、処理容器１０の上端と導入部１６の下面との間には、封止部材２５が介在している。中央部２２２の周縁部と導入部１６の上面との間には、封止部材２６が介在している。

【0063】

上部電極１４Ｂの周縁部は、封止部材２６に対して径方向内側において、中央部２２２の周縁部と導入部１６との間で挟持されている。上部電極１４Ｂの周縁部と中央部２２２の周縁部との間には、導電性弾性部材２７、例えばスパイラルリングが設けられている。導電性弾性部材２７の材料は、例えば、ステンレス鋼、インコネル、ニッケル、タングステン、タンタル、銅合金又はモリブデン等の金属である。導電性弾性部材２７は、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、又は金等の保護膜により被覆されていてもよい。導電性弾性部材２７は、上部電極１４Ｂと中央部２２２との間の電気的接続を安定的に維持する。

【0064】

外側円筒部２２３は、略円筒形状を有している。外側円筒部２２３の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。外側円筒部２２３は、中央部２２２に対して径方向外側で、上壁部２２１から下方に延びている。外側円筒部２２３の下端は、処理容器１０の上端に接続している。したがって、主部２２は、接地されている。

【0065】

円筒部材２４は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。円筒部材２４は、略円筒形状を有している。円筒部材２４の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。円筒部材２４は、中央部２２２と外側円筒部２２３との間で、鉛直方向に延在している。円筒部材２４の下端は、処理容器１０の上端に接続している。したがって、円筒部材２４は、接地されている。円筒部材２４の上端は、上壁部２２１から離れている。

【0066】

外側導波路２０５は、外側円筒部２２３と円筒部材２４との間で延在している。外側導波路２０５は、処理容器１０の上端で終端している。外側導波路２０５と内側導波路２０４は、円筒部材２４の上端と上壁部２２１との間で接続している。内側導波路２０４は、円筒部材２４と中央部２２２との間で延在している。

【0067】

主部２２の中央部２２２は、第１の同軸導波管２１１の外側導体２１４及び複数の第２の同軸導波管２１２の外側導体２１６を提供している。具体的に、中央部２２２には、軸線ＡＸに沿って延在する孔２１７が形成されている。中央部２２２において孔２１７を画成する部分は、外側導体２１４である。第１の同軸導波管２１１の内側導体２１３は、孔２１７の中心線、即ち軸線ＡＸに沿って延在している。

【0068】

中央部２２２には、軸線ＡＸに対して径方向に延びる複数の孔２１８が形成されている。複数の孔２１８は、軸線ＡＸに対して周方向において、約３６０°／Ｎの角度間隔で配列されている。上述したように、「Ｎ」は、第２の同軸導波管２１２の個数である。中央部２２２において複数の孔２１８を画成する部分は、外側導体２１６である。複数の孔２１８の中では、複数の内側導体２１５、即ち複数の第２の同軸導波管２１２の内側導体がそれぞれ延在している。複数の内側導体２１５は、内側導体２１３から分岐して、軸線ＡＸに対して径方向に延びている。複数の内側導体２１５の各々の端部は、円筒部材２４の上端に接続されている。したがって、内側導体２１３及び複数の内側導体２１５は接地されている。故に、導波部２０Ｂが提供する導波路は、接地された導体、即ち接地された導波部２０Ｂの金属壁によって構成されている。

【0069】

複数の内側導体２１５の各々の端部は、ねじ２８によって円筒部材２４の上端に接続されている。ねじ２８は、外側円筒部２２３から複数の内側導体２１５のうち対応の内側導体２１５の端部まで延びて、この対応の内側導体２１５に螺合されている。ねじ２８の頭部は、外側円筒部２２３に当接している。ねじ２８は絶縁体から形成されている。ねじ２８は、例えばポリテトラフルオロエチレンから形成されている。円筒部材２４と外側円筒部２２３との間には、複数のスペーサ２９が設けられている。複数のスペーサ２９の各々は、円筒部材２４と外側円筒部２２３との間で対応のねじ２８を囲んでいる。複数のスペーサ２９の各々は、絶縁体から形成されている。複数のスペーサ２９の各々は、例えばポリテトラフルオロエチレンから形成されている。

【0070】

以下、図３と共に図４を参照する。図４は、一つの例示的実施形態に係る上部電極を示す斜視図である。一実施形態において、上部電極１４Ｂは、第１部分１４１及び第２部分１４２を含んでいる。第１部分１４１は、上部電極１４Ｂの中央部分を構成している。第１部分１４１は、上壁１４３及び筒状壁１４４を含んでいる。上壁１４３は、略円盤形状を有している。上壁１４３は、略水平に延在している。筒状壁１４４は、略円筒形状を有している。筒状壁１４４は、上壁１４３の周縁部から下方に延在している。なお、筒状壁１４４の厚み（径方向における厚み）は、上壁１４３の厚み及び第２部分１４２の厚みよりも小さい。

【0071】

第２部分１４２は、略環状且つ板状をなしている。第２部分１４２は、筒状壁１４４の下端から径方向に延在している。第２部分１４２の周縁部は、上部電極１４Ｂの周縁部である。上部電極１４Ｂの下面は、当該下面と誘電体板１８との間、且つ、上部電極１４Ｂの周縁部の内側に間隙１４５Ｂを画成している。

【0072】

上部電極１４Ｂには、複数の第１のスリット１４７及び複数の第２のスリット１４８が形成されている。複数の第１のスリット１４７及び複数の第２のスリット１４８は、上部電極１４Ｂを貫通している。複数の第１のスリット１４７の各々は、筒状壁１４４から上部電極１４Ｂの周縁まで、径方向に沿って延びている。複数の第１のスリット１４７は、例えば、周方向において３６０°／Ｍの角度間隔で配列されている。なお、「Ｍ」は、複数の第１のスリット１４７の個数である。

【0073】

複数の第２のスリット１４８の各々は、筒状壁１４４と上部電極１４Ｂの周縁との間の位置から上部電極１４Ｂの周縁まで、径方向に沿って延びている。複数の第２のスリット１４８は、周方向において、複数の第１のスリット１４７と交互に配列されている。

【0074】

上述の空間２２５Ｂには、配管４０が接続されている。配管４０には、ガス供給部４２が接続されている。配管４０は、導波部２０Ｂの導波路を通って空間２２５Ｂに延びている。上述したように導波部２０Ｂが提供する全ての導波路は、接地された導体によって構成されている。したがって、配管４０内でガスが励起されることが抑制される。

【0075】

空間２２５Ｂは、間隙１４５Ｂに、複数の第１のスリット１４７及び複数の第２のスリット１４８を介して接続されている。ガス供給部４２からのガスは、配管４０を介して空間２２５Ｂに供給される。空間２２５Ｂに供給されたガスは、複数の第１のスリット１４７及び複数の第２のスリット１４８を介して、間隙１４５Ｂに供給される。間隙１４５Ｂに供給されたガスは、誘電体板１８の複数のガス吐出孔１８ｈを介して、空間ＳＰに吐出される。

【0076】

プラズマ処理装置１Ｂでは、高周波電源３０から導波部２０Ｂの導波路を介して導入部１６に高周波が供給される。導波部２０Ｂの共振器２００は、軸線ＡＸが延在する方向に延び、且つ、軸線ＡＸの周りで周方向に延びる導波路２０１を提供している、この導波路２０１は、周方向に延在する導入部１６に接続されている。高周波は、この導入部１６から軸線ＡＸに向けて空間ＳＰ内に導入される。共振器２００は上述した幅の導波路２０１を提供しているので、導波路２０１の長手方向（軸線ＡＸの周方向）に沿った管内波長が無限大となる。その結果、導入部１６には周方向に均一な強度及び位相の電界が印加される。したがって、導入部１６からは、周方向において均一なパワーで高周波が空間ＳＰ内に導入される。高周波が空間ＳＰに導入されると、ガスが空間ＳＰ内で励起されて、当該ガスからプラズマが生成される。したがって、プラズマは、空間ＳＰ内で周方向において均一な密度分布で生成される。ステージ１２上の基板Ｗは、プラズマからの化学種によって処理される。

【0077】

上述した間隙１４５Ｂは、第１部分１４１によって画成されている部分空間と第２部分１４２によって画成されている部分空間を含む。第１部分１４１によって画成されている部分空間の鉛直方向における長さは、第２部分１４２によって画成されている部分空間の鉛直方向における長さよりも大きい。したがって、高周波によって形成される電界の強度の径方向における不均一性が低減される。

【0078】

一実施形態において、空洞２２６Ｂが導波部２０Ｂの中央部２２２内に形成されている。空洞２２６Ｂの中には、アクチュエータ４６が収容されている。アクチュエータ４６からは、駆動軸４７が、中央部２２２を貫いて軸線ＡＸに沿って下方に延びている。駆動軸４７と中央部２２２との間には、Ｏリングといった封止部材４８が設けられている。駆動軸４７は、上部電極１４Ｂの第１部分１４１の上壁１４３に接続されている。アクチュエータ４６は、上壁１４３を上下に移動させる動力を発生する。アクチュエータ４６によって、上壁１４３が上方に移動されると、間隙１４５Ｂの鉛直方向における長さは、軸線ＡＸからの距離の長さに応じて増加する。即ち、アクチュエータ４６によって上壁１４３の鉛直方向における位置を調整することにより、鉛直方向における間隙１４５Ｂの長さが、軸線ＡＸからの距離に応じて調整される。したがって、高周波によって形成される電界の強度が、軸線ＡＸからの径方向の距離に応じて調整される。故に、軸線ＡＸに対して径方向におけるプラズマの密度の分布が調整され得る。例えば、高周波によって形成される電界の強度の径方向における不均一性が解消されて、径方向におけるプラズマの密度の分布の不均一性が低減され得る。

【0079】

上述したように、上部電極１４Ｂの筒状壁１４４の厚みは、薄くなっている。したがって、上部電極１４Ｂは、撓み易くなっている。さらに、上部電極１４Ｂには、上述した複数の第１のスリット１４７及び複数の第２のスリット１４８が形成されている。したがって、上部電極１４Ｂは、更に撓み易くなっている。

【0080】

以下、図５を参照して、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１Ｃについて説明する。図５は、別の例示的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。以下、プラズマ処理装置１Ｂの構成と異なるプラズマ処理装置１Ｃの構成について説明する。

【0081】

プラズマ処理装置１Ｃは、誘電体板１８Ｂに代えて、誘電体板１８Ｃを備えている。誘電体板１８Ｃは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等を含む誘電体から形成されている。誘電体板１８Ｃの表面のうち少なくとも下面には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。から形成されている。誘電体板１８Ｃには、誘電体板１８Ｂと同様に、複数のガス吐出孔１８ｈが形成されている。即ち、一実施形態において、誘電体板１８Ｃは、ガスを吐出するように構成されたシャワープレートであってもよい。誘電体板１８Ｃは、略円盤形状を有する。

【0082】

プラズマ処理装置１Ｃにおいても、バッフル部材１３の上側で延在する処理容器１０の内壁面の面積は、空間ＳＰ側の誘電体板１８Ｃの表面積に略等しい。即ち、空間ＳＰを画成する面のうちグランド電位に設定された面（グランド面）の面積は、空間ＳＰを画成する面のうち誘電体板１８Ｃによって提供される面の面積と略同一である。

【0083】

プラズマ処理装置１Ｃでは、導入部１６は、誘電体板１８Ｃとは別体である。プラズマ処理装置１Ｃにおいて、導入部１６は、リング状の部材である。導入部１６は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。

【0084】

プラズマ処理装置１Ｃは、導波部２０Ｂに代えて、導波部２０Ｃを備えている。導波部２０Ｃは、主部２２Ｃ及び円筒部材２４を有する。主部２２Ｃは、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。主部２２Ｃは、上壁部２２１Ｃ、中央部２２２Ｃ、外側円筒部２２３Ｃ、及び内側円筒部２２４Ｃを含んでいる。

【0085】

上壁部２２１Ｃは、略環形状を有しており、板状をなしている。上壁部２２１Ｃの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。外側円筒部２２３Ｃ及び内側円筒部２２４Ｃは、略円筒形状を有している。外側円筒部２２３Ｃ及び内側円筒部２２４Ｃの各々の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。内側円筒部２２４Ｃは、外側円筒部２２３Ｃに対して径方向内側に設けられている。内側円筒部２２４Ｃは、上壁部２２１Ｃの内縁から下方に延びている。外側円筒部２２３Ｃは、上壁部２２１Ｃの外縁から下方に延びている。円筒部材２４は、外側円筒部２２３Ｃと内側円筒部２２４Ｃとの間で延在している。円筒部材２４の上端は、上壁部２２１Ｃから離間している。

【0086】

導波部２０Ｃは、共振器２００を構成している。共振器２００の内側導波路２０４は、内側円筒部２２４Ｃと円筒部材２４との間で延在している。共振器２００の外側導波路２０５は、外側円筒部２２３Ｃと円筒部材２４との間で延在している。外側導波路２０５と内側導波路２０４は、円筒部材２４の上端と上壁部２２１Ｃとの間の間隙を介して接続されている。内側導波路２０４は、導入部１６に接続されている。導入部１６は、中央部２２２Ｃの周縁部と処理容器１０の上端との間で、封止部材２５及び封止部材２６を介して挟持されている。中央部２２２Ｃは、略円盤形状を有している。中央部２２２Ｃは、内側円筒部２２４Ｃの下端から径方向内側に延在している。中央部２２２Ｃと上部電極１４Ｂは、それらの間に空間２２５Ｂを提供している。中央部２２２Ｃは、一実施形態の蓋部を構成している。

【0087】

プラズマ処理装置１Ｃでは、高周波電源３０は、円筒部材２４に電気的に接続されている。一実施形態では、高周波電源３０は、同軸ケーブル３１を介して円筒部材２４の上部に電気的に接続されている。円筒部材２４と主部２２Ｃとの間には、可変コンデンサ５６が接続されている。可変コンデンサ５６の静電容量は、共振器２００内で高周波の共振を生じさせるように、調整される。プラズマ処理装置１Ｃでは、かかる可変コンデンサ５６が用いられるので、高周波電源３０は、整合器を介することなく、円筒部材２４に電気的に接続されてもよい。

【0088】

プラズマ処理装置１Ｃは、誘電体部材４９を更に備えていてもよい。誘電体部材４９は、上部電極１４Ｂの第１部分１４１の上壁１４３及び筒状壁１４４によって囲まれた空間を埋めるように当該空間内に設けられている。誘電体部材４９は、当該空間において放電が生じることを抑制する。

【0089】

プラズマ処理装置１Ｃでは、駆動軸４７は、フランジ４７ｆを有している。フランジ４７ｆは、駆動軸４７の上端と下端との間に設けられている。フランジ４７ｆと中央部２２２Ｃの間には、ベローズ４８１が設けられている。ベローズ４８１は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼から形成され得る。ベローズ４８１と中央部２２２Ｃとの間には、Ｏリングといった封止部材４８２が設けられている。

【0090】

プラズマ処理装置１Ｃでは、ステージ１２の導電層１２２は、高周波電極である。導電層１２２には、高周波電源５２が整合器５４を介して電気的に接続されている。整合器５４は、高周波電源５２の負荷のインピーダンスを高周波電源５２の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。

【0091】

以下、図６及び図７を参照して、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１Ｄについて説明する。図６は、更に別の例示的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７は、図６に示す例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。以下、プラズマ処理装置１の構成とは異なるプラズマ処理装置１Ｄの構成について、説明する。

【0092】

プラズマ処理装置１Ｄでは、処理容器１０の側壁は、突起部１０ｐを有する。突起部１０ｐは、処理容器１０の側壁の上端を構成している。突起部１０ｐは、軸線ＡＸに向けて軸線ＡＸに交差する方向に延びている。

【0093】

突起部１０ｐは、導電性弾性部材６３を介して壁部６２に接続されている。壁部６２は、導電性を有している。壁部６２は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった金属から形成され得る。導電性弾性部材６３は、弾性体である。導電性弾性部材６３の材料は、例えばステンレス鋼、インコネル、ニッケル、タングステン、タンタル、銅合金、又はモリブデン等の金属である。導電性弾性部材６３は、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、又は金等の保護膜により被覆されていてもよい。導電性弾性部材６３は、例えばスパイラルリングである。壁部６２は、排気室６１を画成している。

【0094】

突起部１０ｐ上には、導入部１６が設けられている。導入部１６は、上述したように、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。導入部１６は、リング状をなしている。導入部１６は、空間ＳＰの横方向端部に設けられている。導入部１６は、処理容器１０の上端（即ち、突起部１０ｐ）と内側部材２２ｉとの間で、封止部材２５及び封止部材２６を介して保持されている。

【0095】

プラズマ処理装置１Ｄは、ステージ１２に代えてステージ１２Ｄを備えている。ステージ１２Ｄは、処理容器１０内に設けられている。ステージ１２Ｄは、その上面の上に載置された基板Ｗを略水平に支持するように構成されている。ステージ１２Ｄは、略円盤形状を有している。ステージ１２Ｄの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。プラズマ処理装置１Ｄでは、誘電体板１８の下面とステージ１２Ｄの上面との間の鉛直方向における距離（鉛直方向における空間ＳＰの長さ）は、例えば５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であり得る。

【0096】

プラズマ処理装置１Ｄは、サポートリング６４を更に備えている。サポートリング６４は、誘電体板１８の周縁部を上部電極１４に密着させる部材である。サポートリング６４は、酸化アルミニウム等の絶縁性の材料から形成されている。サポートリング６４は、内側部材２２ｉと導入部１６との間で保持されている。サポートリング６４と導入部１６との間には弾性部材６５が介在している。したがって、誘電体板１８は、上部電極１４と導入部１６との間で弾性的に保持される。弾性部材６５は、例えばＯリングである。

【0097】

プラズマ処理装置１Ｄは、カバーリング６６を更に備えている。カバーリング６６は、ステージ１２Ｄの位置を保持する部材である。カバーリング６６は、酸化アルミニウム等の絶縁性の材料から形成されている。カバーリング６６は、ステージ１２Ｄの側面付近にプラズマが発生することを防止する。

【0098】

図６及び図７に示す例では、ステージ１２Ｄは、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料から形成され得る。

【0099】

プラズマ処理装置１Ｄは、導電部７０を更に備えている。導電部７０は、ステージ１２Ｄの周縁部１２ｃと処理容器１０の側壁との間で延在している。導電部７０は、ステージ１２Ｄの周縁部１２ｃと処理容器１０の側壁とに電気的に接続されている。

【0100】

導電部７０は、導入部１６から放射される高周波が空間ＳＰに導入されるように周縁部１２ｃから処理容器１０の側壁に向けて延びている。導電部７０は、導電板７２を含む。導電部７０は、排気室６１を画成する壁部６２の一部を含む。

【0101】

導電板７２は、ステージ１２Ｄの周縁部１２ｃにおいて裏面１２ｂに電気的に接触している。導電板７２は、可撓性の薄板である。導電板７２の材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、インコネル、ニッケル、タングステン、タンタル、銅合金又はモリブデン等の導電性の材料である。導電板７２は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化フッ化イットリウム、フッ化イットリウム、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、又は金等の保護膜により被覆されていてもよい。導電板７２は、ねじによって周縁部１２ｃの裏面（裏面１２ｂ）及び壁部６２の上面に固定される。

【0102】

上述したように、壁部６２は、排気室６１を画成している。排気室６１は、周縁部１２ｃの周囲から処理容器１０の側壁に向けて延びている。排気室６１は、空間ＳＰに連通している。排気室６１は、排気管６７に連通している。

【0103】

排気管６７は、排気装置に接続されている。排気装置は、処理容器１０の外部に設けられている。排気装置は、圧力制御弁並びにターボ分子ポンプ及び／又はドライポンプ等の真空ポンプを含み得る。

【0104】

壁部６２には、複数の通気孔６２ｈが形成されている。空間ＳＰは、複数の通気孔６２ｈを介して、排気室６１に連通している。空間ＳＰ内のガスは、通気孔６２ｈを介して排気室６１に移動し、排気管６７を介して処理容器１０の外部に排出され得る。

【0105】

処理容器１０の側壁には、開口１０ｈが形成されている。基板Ｗは、開口１０ｈを介して、処理容器１０の内部と外部との間で搬送される。処理容器１０の内部の空間１０ｓは、開口１０ｈを介して処理容器１０の外部に連通しており、ガス供給器６８にも連通している。ガス供給器６８は、空間１０ｓ内に、Ａｒガス等のパージガスを供給し得る。

【0106】

プラズマ処理装置１Ｄは、支持部８１を更に備えている。支持部８１は、ステージ１２Ｄに接続されている。ステージ１２Ｄは、支持部８１上に設けられている。支持部８１は、処理容器１０の底部を貫通して、処理容器１０の下方まで延在している。支持部８１を上下に移動させると、ステージ１２Ｄは、上下に移動する。

【0107】

支持部８１の下方には、水冷プレート８３が配置されている。支持部８１は、水冷プレート８３に接している。水冷プレート８３は、底板８４上に搭載されている。底板８４は、略円盤形状を有する。ステージ１２Ｄの熱は、支持部８１及び水冷プレート８３を介して、外部に排出され得る。水冷プレート８３と処理容器１０の底部との間には、ベローズ８２が設けられている。ベローズ８２は、支持部８１を囲むように延在している。ベローズ８２は、その中を支持部８１が通る処理容器１０の底部の孔を封止している。

【0108】

排気管６７は、壁部６２に接続されており、排気室６１に連通している。壁部６２は、排気管６７上に設けられている。排気室６１内のガスは、排気管６７を介して外部に排出され得る。排気管６７は、処理容器１０の底部及び底板８４を貫通して、処理容器１０の下方まで延在している。排気管６７を上下に移動させると、排気室６１及び壁部６２が上下に移動する。

【0109】

排気管６７は、その上端と下端との間にフランジ６７ｆを有する。フランジ６７ｆと処理容器１０の底部との間には、ベローズ８５が設けられている。ベローズ８５は、排気管６７を囲むように延在している。ベローズ８５は、その中を排気管６７が通る処理容器１０の底部の孔を封止している。ベローズ８５の材料は、ステンレス鋼等の導電性の材料であり得る。フランジ６７ｆと底板８４の間には、バネ８６が設けられている。バネ８６の材料は、ステンレス鋼等の導電性の材料であり得る。

【0110】

壁部６２は、バネ８６によって上方に付勢されている。即ち、壁部６２は、バネ８６の弾性によって、上部電極１４の側（上方）に安定的に配置され得る。したがって、壁部６２の周縁部は、突起部１０ｐの裏面に密着する。さらに、導電性弾性部材６３の弾性によって、壁部６２の周縁部と突起部１０ｐとが安定的に電気的に接触され得る。

【0111】

プラズマ処理装置１Ｄを用いたプラズマ処理の実行時には、ステージ１２Ｄの周縁部１２ｃと処理容器１０の側壁とが導電部７０を介して電気的に接続されている状態において、導入部１６から空間ＳＰに高周波が導入される。このように導入された高周波に基づく電界によって生成されたプラズマにより、プラズマ処理が行われる。

【0112】

プラズマ処理装置１Ｄにおいて、導電部７０は、処理容器１０の側壁に接続されているので、接地されている。したがって、導電部７０は、電気的な遮蔽機能を有し得る。この導電部７０は、ステージ１２Ｄの周縁部１２ｃと処理容器１０の側壁との間で延在している。故に、導入部１６から空間ＳＰに向けて放射された高周波は、ステージ１２Ｄの下側に広がる領域等に拡散されずに空間ＳＰに効率的に導入され得る。その結果、空間ＳＰには、十分な強度の高周波が供給され得る。

【0113】

一実施形態においては、導電部７０は、可撓性の導電板７２を介してステージ１２Ｄの周縁部１２ｃに電気的に接触している。したがって、導電部７０の位置が変化しても、導電部７０とステージ１２Ｄの周縁部１２ｃとの電気的な接触が確実に維持され得る。

【0114】

以下、図８を参照して、別の例示的実施形態に係るステージ１２Ｅについて説明する。図８は、別の例示的実施形態に係るステージを示す破断斜視図である。図８に示すステージ１２Ｅは、プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置１Ｂ、及びプラズマ処理装置１Ｃのステージとして利用され得る。

【0115】

ステージ１２Ｅは、本体１２１Ｅを有する。本体１２１Ｅは、アルミニウム又はアルミニウム合金といった金属から形成されている。本体１２１Ｅは、略円盤形状を有する。本体１２１Ｅの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。

【0116】

本体１２１Ｅの上面１２ｔは、基板載置領域１２ｗ及びフォーカスリング搭載領域１２ｆを含んでいる。基板載置領域１２ｗは、略円形の領域である。基板Ｗは、基板載置領域１２ｗ上に載置される。基板載置領域１２ｗの直径は、基板Ｗの直径よりも小さい。フォーカスリング搭載領域１２ｆは、基板載置領域１２ｗの外側で径方向及び周方向に延在している。フォーカスリング搭載領域１２ｆの鉛直方向の位置は、基板載置領域１２ｗの鉛直方向の位置のよりも低い。

【0117】

フォーカスリング搭載領域１２ｆ上には、フォーカスリングＦＲが搭載される。フォーカスリングＦＲは、略環形状を有しており、板状をなしている。フォーカスリングＦＲは、酸化アルミニウム又は石英から形成されている。フォーカスリングＦＲは、その内縁の上面が基板Ｗのエッジの下面に面するように、フォーカスリング搭載領域１２ｆ上に搭載される。

【0118】

このステージ１２Ｅによれば、ステージ１２Ｅの中央部と外周部との間での高周波電界の発生がフォーカスリングＦＲによって抑制される。

【0119】

以下、図９を参照して、別の例示的実施形態に係る上部電極１４Ｆについて説明する。図９は、別の例示的実施形態に係る上部電極の一部拡大断面図である。図９に示す上部電極１４Ｆは、プラズマ処理装置１及びプラズマ処理装置１Ｄの各々の上部電極１４として用いられ得る。

【0120】

図９に示すように、鉛直方向における間隙１４５の長さは、軸線ＡＸに対して径方向の位置に応じて変動していてもよい。この実施形態によれば、この実施形態によれば、プラズマシースの非線形な電流電圧特性により生じる高調波による影響が低減され得る。一実施形態においては、図９に示すように、上部電極１４Ｆの下面は、軸線ＡＸを含む任意の断面において、波状をなしていてもよい。なお、プラズマ処理装置１Ｂ及びプラズマ処理装置１Ｃの各々においても、鉛直方向における間隙１４５Ｂの長さは、軸線ＡＸに対して径方向の位置に応じて変動していてもよい。また、上部電極１４Ｂの下面は、軸線ＡＸを含む任意の断面において、波状をなしていてもよい。

【0121】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0122】

別の例示的実施形態では、軸線ＡＸ上での鉛直方向における間隙１４５（又は間隙１４５Ｂ）の長さは、軸線ＡＸから離れた位置での鉛直方向における間隙１４５（又は間隙１４５Ｂ）の長さよりも小さくてもよい。例えば、鉛直方向における間隙１４５（又は間隙１４５Ｂ）の長さは、軸線ＡＸからの距離の関数で表され、軸線ＡＸからの距離の増加につれて増加してもよい。この実施形態によれば、導入部１６から軸線ＡＸに向けた伝搬に伴う高周波の減衰が抑制され得る。

【0123】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0124】

１０…処理容器、１２…ステージ、１４…上部電極、１６…導入部、１８…誘電体板、４６…アクチュエータ、４７…駆動軸、１４５…間隙。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】