(57)【要約】【課題】  プラズマ処理を基板間で均一化することができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  本発明のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１と、加熱手段７と、を備え、チャンバ１は、第１の筒体２と、第１の筒体２の下方に設けられ、内部に載置台４が設けられた第２の筒体３と、第１の筒体２と第２の筒体３との間に介設された調整部材６と、を具備し、調整部材６は、第１の筒体２の下端部と第２の筒体３の上端部との間に介設された環状のフランジ部６１と、フランジ部６１の内縁から載置台４の上方へ向けて延設された下窄まり状の調整部（筒部）６２と、を有して、フランジ部６１と筒部６２とが一体的に形成されており、加熱手段７は、調整部材６を１００℃〜３００℃の範囲内の温度に加熱する手段であり、フランジ部６１の大気に露出した部分に設けられている。【選択図】  図１
2020031049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、加熱手段と、を備え、
前記チャンバは、
内部に処理ガスが供給されてプラズマが生成される第１の筒体と、
前記第１の筒体の下方に設けられ、プラズマ処理の対象となる基板を載置する載置台が内部に設けられた第２の筒体と、
前記第１の筒体と前記第２の筒体との間に介設され、プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材と、を具備し、
前記調整部材は、前記第１の筒体の下端部と前記第２の筒体の上端部との間に介設された環状のフランジ部と、前記フランジ部の内縁から内側又は下側へ向けて延設された調整部と、を有して、前記フランジ部と前記調整部とが一体的に形成されており、
前記加熱手段は、前記調整部材を１００℃〜３００℃の範囲内の温度に加熱する手段であり、前記フランジ部の大気に露出した部分に設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記調整部材は、プラズマ密度を調整する部材であり、
前記調整部は、前記フランジ部の内縁から前記第２の筒体の内部に設けられた前記載置台の上方へ向けて延設された下窄まり状の筒部であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記フランジ部の全周に亘る環状の手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記フランジ部の大気に露出した部分は、前記第１の筒体及び前記第２の筒体の外部に突出した突出部を有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記突出部に、凹部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板やガラス基板などの基板の表面に対してプラズマ処理を行う装置が知られている。例えば、特許文献１及び２では、シリコン基板の表面にプラズマ処理を行う装置が開示されている。
一般的に、図８に示すように、プラズマ処理装置１０Ａは、プラズマ生成空間２１Ａを内部に有する第１の筒体２Ａと、第１の筒体２Ａの下方に設けられ、基板Ｓを載置する載置台４Ａが内部に設けられた第２の筒体３Ａと、を具備するチャンバ１Ａを備えている。また、本装置は、プラズマ生成空間２１Ａに処理ガスを供給する処理ガス供給手段（図示せず）と、前記第１の筒体２Ａの外面に沿って巻回されたコイル５Ａと、を備えている。
真空環境下でプラズマ生成空間内２１Ａに処理ガスを供給し、前記コイル５Ａに高周波電力を印加することにより、プラズマ生成空間２１Ａに生じた誘導電界によって処理ガスがプラズマ化される。プラズマ化された処理ガス（以下、単に「プラズマ」と称する）は、プラズマ処理空間３１Ａに流下して載置台４Ａに至り、載置台４Ａ上に載置された基板Ｓの表面にエッチング処理などのプラズマ処理が施される。なお、図８に示される太黒矢印は、プラズマの流下方向を示している（図１及び図９についても同様）。
【０００３】
一般的に、プラズマ処理は、基板Ｓの表面内で略均一に施されることが望ましい。しかしながら、例えば、プラズマ生成空間２１Ａで生成されるプラズマの平面内密度（Ｐｍ）の大きさは、コイル５Ａとの距離に反比例する。そのため、プラズマの平面内密度は、第１の筒体２Ａの内面近傍において大きくなり易く、第１の筒体２Ａの軸心近傍において小さくなり易い。また、発生したプラズマは鉛直方向に流下する。そのため、上述したプラズマの平面内密度のばらつきに起因して基板Ｓに流下するプラズマの量にもばらつきが生じるため、基板Ｓの表面内において略均一にプラズマ処理を施せないという問題がある。
例えば、エッチング処理を施す場合、基板Ｓのエッチング速度の面内均一性が不良となり得る（即ち、一つの処理基板内においてエッチングのムラが生じ得る）。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献３には、図９に示すような、プラズマ処理のプロセスを調整するための調整部材６Ｂを具備するチャンバ１Ｂを備えたプラズマ処理装置１０Ｂが開示されている。
調整部材６Ｂは、プラズマ生成空間２１Ｂとプラズマ処理空間３１Ｂとの境界近傍から内側へ向けて延設された部材である。図９に示す例では、調整部材６Ｂは、載置台４Ｂの上方に向かって延設された下窄まりの筒状部材である。図９に示す調整部材６Ｂを具備するプラズマ処理装置１０Ｂの場合、プラズマ生成空間２１Ｂで生成されたプラズマは、流下する際、調整部材６Ｂの上端開口部から下端開口部に向かって徐々に集束される。そのため、調整部材６Ｂの下端開口部において、プラズマの平面内密度が略均一化され、基板Ｓの表面に対して略均一にプラズマ処理を施すことができる。
【０００５】
しかし、同装置１０Ｂを用いて、複数枚の基板Ｓについて連続的にプラズマ処理を行った場合、同条件のプラズマ処理が施された複数の基板Ｓ（以下、「処理基板」と称する）の処理基板間（ロット内）におけるプラズマ処理の均一性が不良となる場合がある。
例えば、エッチング処理の開始直後に得た処理基板Ａとエッチング処理の終了直前に得た処理基板Ｂを比較すると、同条件のエッチング処理を施しているにも関わらず、処理基板Ａと処理基板Ｂのエッチング速度に差が生じる（即ち、処理基板間でエッチング速度のムラが生じる）場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−８０５０４号公報
【特許文献２】特開２００６−６００８９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、プラズマ処理を基板間で均一化することができるプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、基板間でプラズマ処理にムラが生じる原因について鋭意研究した結果、プラズマ処理の開始から終了までの間において、調整部材の温度が大きく変化することがその一因であるという知見を得た。
具体的には、図９に示す従来のプラズマ処理装置１０Ｂでは、プラズマ処理中にコイル５Ｂに高周波電力を印加するため、セラミックスなどの絶縁性を有する材料から形成された第１の筒体２Ｂが加熱され昇温する。また、アルミニウム合金などの金属から形成された第２の筒体３Ｂもプラズマ処理中にチャンバヒータ（図示せず）などによって加熱され昇温する。
第１の筒体２Ｂ及び第２の筒体３Ｂに加わった熱は、それらと連接するアルミニウム合金などの金属から形成されたフランジ部Ｆに次第に伝導する。しかし、従来の調整部材６Ｂは、該調整部材６Ｂとは別体の固定手段（例えば、ネジ）を用いてフランジ部Ｆの内壁に固定されているため、調整部材６Ｂとフランジ部Ｆの間には微細な間隙が存在し、両者の密着性は低い。そのため、第１の筒体２Ｂ及び第２の筒体３Ｂに加わった熱は、フランジ部Ｆを介して調整部材６Ｂへ効率的に伝導されない。また、プラズマ処理中においてチャンバ１Ｂ内は真空状態であるため、熱は対流によって調整部材６Ｂに殆ど伝わらない。その結果、調整部材６Ｂは、第１の筒体２Ｂ及び第２の筒体３Ｂに比して昇温し難い。従い、プラズマ処理の開始時における調整部材６Ｂの温度（例えば、８０℃前後）は、プラズマ処理の終了時における調整部材６Ｂの温度（例えば、１８０℃前後）よりも著しく低くなる。
調整部材６Ｂを用いると、その下端開口部においてプラズマの平面内密度が略均一化されるものの、調整部材６Ｂの温度変化により、その下端開口部に集束するプラズマの総量（即ち、基板Ｓに流下するプラズマの総量）が若干変化すると考えられる。即ち、調整部材６Ｂの下端開口部におけるプラズマの平面内密度は、調整部材６Ｂが低温の時と高温の時とで相違すると推察される。従い、プラズマ処理の開始直後に得た処理基板とプラズマ処理の終了間際に得た処理基板を比較すると、プラズマ処理にムラがあると考えられる。
【０００９】
本発明者は、以上の知見に基づき、プラズマ処理の開始前に調整部材６Ｂを加熱し十分に昇温させておくことで、プラズマ処理の開始から終了までにおける調整部材６Ｂの温度変化を抑制する点に着目し、プラズマ処理空間３１Ｂに調整部材６Ｂを加熱するための加熱手段を配置することを検討した。具体的には、調整部材６Ｂの外周面に環状の溝を形成し、この溝内に加熱手段を配置することを検討した。
しかしながら、プラズマ処理中においてチャンバ１Ｂ内は真空状態である。そのため、真空状態で使用可能であり且つプラズマに曝露されても劣化し難い加熱手段を使用する必要があるが、このような加熱手段は製造コストが高いという問題がある。また、チャンバ１Ｂ内は真空状態であるため、加熱手段から調整部材６Ｂへ対流によって熱が伝わり難く、調整部材６Ｂを迅速に加熱することができないという問題もある。
本発明者は、上記のような事情を考慮し、さらに鋭意研究を行った結果、簡便且つ迅速に加熱が可能な調整部材に想到し、本発明を成した。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置は、チャンバと、加熱手段と、を備え、前記チャンバは、内部に処理ガスが供給されてプラズマが生成される第１の筒体と、前記第１の筒体の下方に設けられ、プラズマ処理の対象となる基板を載置する載置台が内部に設けられた第２の筒体と、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間に介設され、プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材と、を具備し、前記調整部材は、前記第１の筒体の下端部と前記第２の筒体の上端部との間に介設された環状のフランジ部と、前記フランジ部の内縁から内側又は下側へ向けて延設された調整部と、を有して、前記フランジ部と前記調整部とが一体的に形成されており、前記加熱手段は、前記調整部材を１００℃〜３００℃の範囲内の温度に加熱する手段であり、前記フランジ部の大気に露出した部分に設けられている。
【００１１】
本発明では、環状のフランジ部と、フランジ部の内縁から内側又は下側へ向けて延設された調整部と、を有する調整部材を用いており、該フランジ部と該調整部とが一体的に形成されている。そのため、フランジ部を加熱することにより、フランジ部から調整部へ効率的に熱伝導が生じる。
また、本発明では、フランジ部の大気に露出した部分に加熱手段が設けられている。そのため、プラズマ処理時における第１及び第２の筒体の内部の雰囲気（以下、「プラズマ処理環境」と称する）に耐久性を有さない汎用的な加熱手段を用いたとしても、簡便且つ迅速にフランジ部を加熱することができ、ひいては、チャンバの内部に位置する調整部を簡便且つ迅速に加熱することができる。
従い、本発明では、プラズマ処理の開始前に調整部材の調整部を簡便且つ迅速に昇温（１００℃〜３００℃の範囲内の温度に昇温）させることができ、プラズマ処理の開始から終了までの間における調整部材の調整部の温度変化を抑制することができる。その結果、プラズマ処理を基板間で均一化することができる。
【００１２】
なお、基本的に、調整部の温度が高い方が、チャンバの内部に生成される反応生成物の調整部への付着量が少なくなり、温度が低い方が、付着量が多くなる。また、温度が変動すると、調整部の熱膨張の影響もあり、付着した反応生成物がパーティクルとして基板上に落下する虞もある。
また、温度に応じて、調整部から発生するアウトガス（例えば、チャンバの内部を大気開放したときに調整部に付着した水分に起因するガス）の放出量が変化し、チャンバ内部の圧力が変化することで、プラズマ処理のプロセスに悪影響を及ぼす虞もある。
しかしながら、本発明によれば、前述のように、プラズマ処理の開始前に調整部材の調整部を簡便且つ迅速に昇温可能であり、プラズマ処理の開始から終了までの間における調整部材の調整部の温度変化を抑制可能であるため、上記のような虞を低減できるという利点もある。
【００１３】
本発明における「プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材」としては、前述のように、プラズマの平面内密度を調整可能な部材を例示できる。
また、本発明における「プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材」としては、基板の外周近傍まで調整部材の調整部を延長し、調整部材の温度を制御することで、基板のデポ制御を行う部材を例示できる。この場合、基板温度に対して調整部材の温度が高ければ、基板にデポが付着し易く、低ければ付着し難くなる。
また、本発明における「プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材」としては、調整部材に別のエッチング反応を発生させ、処理ガスの成分を調整する部材を例示できる。
さらに、本発明における「プラズマ処理のプロセスを調整する調整部材」としては、調整部材の温度調整によって、ラジカル分布を調整する部材を例示できる。
【００１４】
本発明の調整部は、フランジ部の内縁から内側へ向けて水平に延設されてもよいし、鉛直下方に真っ直ぐに延設されてもよいし、調整部の上部よりも下部の方がチャンバの内壁に近づくように下側に向けて広がって延設されてもよい。
しかしながら、調整部材がプラズマ密度を調整する部材である場合、好ましくは、調整部は、フランジ部の内縁から第２の筒体の内部に設けられた載置台の上方へ向けて延設された下窄まり状の筒部である。
【００１５】
本発明では、加熱手段は、好ましくは、フランジ部の全周に亘る環状の手段である。
このような加熱手段を用いることにより、フランジ部全体を略均一に加熱することができ、ひいては、チャンバの内部に位置する調整部全体を均一に加熱し、昇温させることができる。従って、プラズマ処理を基板間でより安定的に均一化することができる。
【００１６】
ここで、基板間でプラズマ処理を均一化するには、プラズマ処理の開始から終了にかけて調整部の温度が一定である状態であることが最も望ましい。しかしながら、調整部は、プラズマ処理中にプラズマ処理環境に曝露されているため、プラズマにより徐々に加熱され、さらに、第１及び第２の筒体から熱伝導の影響を少しずつ受ける。そのため、加熱手段のみを用いて目標とする一定の温度（以下、「目標温度」と称する）に調整部を保つことが難しい場合がある。
【００１７】
上記問題点を考慮し、本発明の好ましい形態では、フランジ部の大気に露出した部分が第１の筒体及び第２の筒体の外部に突出した突出部を有する。
フランジ部が突出部を有すると、該部分から調整部材の熱が放熱するため、調整部が目標温度を超えて昇温した場合でも調整部を迅速に冷却することができ、調整部を目標温度に保ち易くなる。
【００１８】
また、本発明のさらに好ましい形態では、前記突出部に、凹部が設けられている。
突出部に凹部が設けられていると、より調整部材が放熱し易くなり、調整部を目標温度までより迅速に冷却することができる。従って、調整部をより安定的に目標温度に保つことができ、その結果、プラズマ処理を基板間でより安定的に均一化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように本発明によると、プラズマ処理を基板間で均一化することができるプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置を表す概略端面図。
【図２】本発明の調整部材を示す上面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大端面図。
【図４】調整部材のフランジ部について他の実施形態を示す一部拡大概略端面図。
【図５】調整部材の調整部について他の実施形態を示す一部拡大概略端面図。
【図６】加熱手段について他の実施形態を示す一部拡大概略端面図。
【図７】温度計について他の実施形態を示す一部拡大概略端面図。
【図８】第１の従来のプラズマ処理装置を表す概略端面図。
【図９】第２の従来のプラズマ処理装置を表す概略端面図。
【図１０】実施例において温度を測定した箇所を示す図。
【図１１】比較例において温度を測定した箇所を示す図。
【図１２】実施例及び比較例の予備加熱工程における温度測定結果を示す図。
【図１３】実施例及び比較例のプラズマ処理工程における温度測定結果を示す図。
【図１４】加熱手段について更に他の実施形態を示す一部拡大概略端面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のプラズマ処理装置について説明する。
発明の理解を容易にするため、図面では、プラズマ処理装置の一部の構成要素（例えば、基板搬送手段（搬送口）、処理ガス供給手段、チャンバ内排気手段（排気口）など）を省略して簡略化しており、各構成要素の寸法も適宜変更して表している。本明細書で特に言及しないプラズマ処理装置の構成については、従来用いられているプラズマ処理装置と同様の構成を採用することができる。
【００２２】
図１に示すように、本発明のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１と、コイル５と、加熱手段７と、を備えている。以下、チャンバ１の各構成要素及びコイル５について分説した後、加熱手段７について説明する。
【００２３】
＜チャンバ＞
チャンバ１は、その内部でプラズマが生成され且つプラズマ処理が行われる筒状の部材である。チャンバ１は、内部にプラズマ生成空間２１を有する第１の筒体２と、内部にプラズマ処理空間３１を有する第２の筒体３と、両筒体２，３の間に介設されたプラズマ処理のプロセスを調整する（本実施形態ではプラズマ密度を調整する）調整部材６と、を具備する。
【００２４】
（第１の筒体）
第１の筒体２は、内筒部２２と、内筒部２２の外周面に沿うように設けられた外筒部２３と、内筒部２２及び外筒部２３の上端開口部を塞ぐ天板部２４と、内筒部２２の下端部と外筒部２３の下端部とに架設された環状の中間板部２５と、を有する。
【００２５】
内筒部２２は、プラズマ生成空間２１を区画する一部材である。プラズマは、内筒部２２の内部に導入された処理ガスが誘導電界によってプラズマ化されることによって生成される。従って、内筒部２２は、その内部に誘導電界が発生することを妨げないような材料、例えば、セラミックスなどの絶縁性を有する材料によって形成されている。
外筒部２３は、内筒部２２の外面及びコイル５を保護する部材である。外筒部２３は、その内面が内筒部２２の外面から一定の間隔を開けて位置するように内筒部２２の外部に設けられている。外筒部２３の材料は特に限定されないが、通常、アルミニウム合金などの金属が用いられる（後述する、天板部２４、中間板部２５についても同様である）。
【００２６】
天板部２４は、内筒部２２及び外筒部２３の上端開口部を塞ぐ部材であり、プラズマ生成空間２１を区画する一部材である。天板部２４の略中央部には、下方に窪んだ凹部が形成されている。特に図示しないが、通常、天板部２４の凹部を除く上面部には、処理ガス供給口が設けられており、この処理ガス供給口を介して処理ガス供給手段から第１の筒体２の内部に処理ガスが供給される。
中間板部２５は、内筒部２２の下端部と外筒部２３の下端部に架設された環状の部材であり、プラズマ生成空間２１を区画する一部材でもある。中間板部２５、内筒部２２、外筒部２３、及び天板部２４によって区画された空間にコイル５が収納される。
【００２７】
コイル５は、内筒部２２の外面に沿って巻回された線状の部材である。コイル５に高周波電力を印加し且つプラズマ生成空間２１に処理ガスを供給することにより、プラズマ生成空間２１でプラズマが生成される。
図１に示すように、プラズマ生成空間２１は、内筒部２２の内面、天板部２４の下面、及び中間板部２５の内面によって区画された空間である。上述のように、天板部２４の略中央部に凹部が形成されているため、プラズマ生成空間２１は、図１に示すように、断面視略Ｕ字状の空間である。このような断面視略Ｕ字状のプラズマ生成空間２１を採用することにより、比較的小さい電力で高密度のプラズマを生成することができる。
【００２８】
なお、本発明において、チャンバ１の構造は上述した形態に限定されず、適宜変更することができる。例えば、外筒部２３及び中間板部２５を省くことも可能である。この場合、プラズマ生成空間２１は、内筒部２２の内面、天板部２４の下面によって区画された空間である。また、天板部２４は、その略中央部に凹部を有していなくてもよい。この場合、プラズマ生成空間２１は、略円柱状の空間である。
【００２９】
（第２の筒体）
第２の筒体３は、第１の筒体２の下方に設けられた筒体である。第２の筒体３は、筒状の胴部３２と、胴部３２の下端開口部を閉塞する底板部３３と、を有する。
【００３０】
胴部３２は、プラズマ処理空間３１を区画する一部材である。特に図示しないが、通常、胴部３２の側面には、搬送口や排気口が設けられている。胴部３２の外径は特に限定されない。図１では、胴部３２の外径は、第１の筒体２の外筒部２３の外径と同じである。
底板部３３は、チャンバ１全体を支持する部材であり、プラズマ処理空間３１を区画する一部材である。胴部３２及び底板部３３の材料は特に限定されないが、通常、第１の筒体２の外筒部２３及び天板部２４と同様に、アルミニウム合金などの金属が用いられる。
プラズマ処理空間３１は、胴部３２の内面及び底板部３３の上面によって区画された空間である。第２の筒体３の内部であるプラズマ処理空間３１には、プラズマ処理の対象となる基板Ｓを載置する載置台４が設けられている。載置台４の高さは昇降シリンダ４４などの昇降手段によって任意の高さに調整することができる。
また、載置台４には、第２のインピーダンス整合器４１を介して接続された第２の高周波電源４２によって高周波電力が印加される。
【００３１】
第１の筒体２の下端面と後述する調整部材６との間、及び、第２の筒体３の上端面と調整部材６との間には、それぞれ真空シール部材９が介設されている。
真空シール部材９は、第１の筒体２の下端面と調整部材６の上面との間、及び、第２の筒体３の上端面と調整部材６の下面との間に存在する微細な空隙を埋めることで、チャンバ１内部の真空状態を維持する弾性部材である。例えば、真空シール部材９は、第１の筒体２の下端面の全周及び第２の筒体３の上端面の全周に亘る環状のＯリングである。
【００３２】
（調整部材）
図２は、本発明で用いられる調整部材６の上面図であり、図３は、その一部拡大端面図である。なお、図３では、便宜上、調整部材６だけでなく第１の筒体２、第２の筒体３、及び真空シール部材９も図示している。
調整部材６は、プラズマの平面内密度を調整可能な部材である。本発明では、図３に示すように、調整部材６は、第１の筒体２と第２の筒体３との間に介設されている。具体的には、調整部材６は、第１の筒体２の下端部（中間板部２５の下面）と第２の筒体３の上端部（胴部３２の上端面）との間に介設された環状のフランジ部６１と、フランジ部６１の内縁から内側又は下側へ向けて延設された調整部６２と、を有している。本実施形態の調整部６２は、フランジ部６１の内縁から載置台の上方へ向けて延設された下窄まり状の筒部とされている。以下、調整部６２を筒部６２と称する。
第１の筒体２の下端面（中間板部２５の下面）と調整部材６のフランジ部６１の上面との間、及び、第２の筒体３の上端面（胴部３２の上端面）と調整部材６のフランジ部６１
の下面との間には、それぞれ真空シール部材９が介設されている。２つの真空シール部材９を境界にして、チャンバ１の内外が空間的に分断されている。
なお、図３では、上側の真空シール部材９は、第１の筒体２の下端面（中間板部２５の下面）に形成された嵌入溝に嵌入されており、下側の真空シール部材９は、第２の筒体３の上端面（胴部３２の上端面）に形成された嵌入溝に嵌入されている。しかし、上側の真空シール部材９は、調整部材６のフランジ部６１の上面に形成された嵌入溝に嵌入されていてもよく、下側の真空シール部材９は、調整部材６のフランジ部６１の下面に形成された嵌入溝に嵌入されてもよい（図示せず）。
【００３３】
本発明では、調整部材６のフランジ部６１と筒部６２とが一体的に形成されている。換言すると、フランジ部６１と筒部６２との間にはその表面及び内部において繋ぎ目が存在しない。通常、調整部材６のフランジ部６１及び筒部６２は、同一の材料によって形成されている。従って、フランジ部６１を加熱すると、その熱が効率的に筒部６２に伝導し、筒部６２を迅速に昇温させることができる。フランジ部６１と筒部６２とが一体的に形成された調整部材６は、例えば、１つの鋳型を用いてフランジ部６１及び筒部６２を一体成型することによって得ることもできるし、円形板の中央部に筒部の下端開口に対応する孔を穿つと共にプレス加工を行うことで得ることもできる。
調整部材６の形成材料は、特に限定されないが、高い熱伝導率を有し且つプラズマによって浸食され難い金属を用いることが好ましい。このような金属としては、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などが挙げられる。
【００３４】
図３に示すように、フランジ部６１は、水平方向（図３の紙面において左右方向）に延出されている。しかし、本発明においてフランジ部６１の延出方向は水平方向に限られず、水平面と鋭角を成す方向に延出されていてもよい（図示せず）。
また、フランジ部６１は、第１の筒体２及び第２の筒体３のうち少なくとも一方の筒体によって開口が閉塞された環状の凹部である収納部６３を有することが好ましい。図３に示す例では、フランジ部６１は、環状の溝である収納部６３を有しており、その開口は、第１の筒体２によって開口が閉塞されている。この収納部６３及び第１の筒体２の下端部により、後述する加熱手段７を収納する空間（以下、「収納空間」と称する）が区画される。なお、特に図示しないが、フランジ部６１が、第２の筒体３によって開口が閉塞された収納部６３を有する場合、該収納部６３及び第２の筒体３の上端部により、収納空間が区画される。
【００３５】
上述のように調整部材６は、その構造的な特徴に基づいて２部分（フランジ部６１と筒部６２）に区画されるが、これとは別に、調整部材６が曝露される環境に基づいて２部分に区画される。つまり、調整部材６は、第１の筒体２及び第２の筒体３の内部（以下、「チャンバ１の内部」と称する）に位置せず大気に露出した部分（以下、「大気露出部」と称する）と、チャンバ１の内部に位置しプラズマ処理環境に曝露される部分（以下、「非大気露出部」と称する）と、の２部分に区画される。なお、図３では、チャンバ１の内部に、「内部」と記しており、チャンバ１の外部に「外部」と記している。図４乃至図７についても同様である。大気露出部は、換言すると、プラズマ処理を行う際、プラズマ処理環境に曝露されない部分である。
チャンバ１の内外は、真空シール部材９によって空間的に分断されているため、真空シール部材９と調整部材６が密着した部分（以下、「シール部」と称する）を基準にして大気露出部と非大気露出部を区画することができる。具体的には、図３に示すように、第１の筒体２の下端面とフランジ部６１の上面との間、及び、第２の筒体３の上端面とフランジ部６１の下面との間には、それぞれ真空シール部材９が設けられており、この２つのシール部を境界にして、調整部材６は大気露出部と非大気露出部に区画することができる。２つのシール部で挟まれた調整部材６の一部であって、チャンバ１の外部側に存在するのが大気露出部であり、チャンバ１の内部側に存在するのが非大気露出部である。なお、発明の理解を促すため、便宜上、図３において、調整部材６の大気露出部に相当する部分に黒太線を付している。
【００３６】
図３に示す例では、調整部材６の筒部６２は、その全面が非大気露出部であり、調整部材６のフランジ部６１は、その一部が大気露出部であり且つその他部分が非大気露出部である。本発明では、フランジ部６１の大気露出部に、後述する加熱手段７が設けられている。そのため、プラズマ処理環境に耐久性を有さない汎用の加熱手段を使用したとしても、フランジ部６１を加熱し、調整部材６の筒部６２を迅速に昇温させることができる。従って、プラズマ処理前に筒部６２を迅速に昇温させることができるため、プラズマ処理の開始から終了までの間における筒部６２の温度変化を抑制することができる。その結果、プラズマ処理を基板間で均一化することができる。
【００３７】
また、図３に示すように、フランジ部６１の大気露出部は、好ましくは、チャンバ１の外部に突出した突出部を有する。フランジ部６１の大気露出部が、突出部を有することにより、筒部６２が目標温度以上に昇温した場合であっても、突出部から調整部材６が効果的に放熱することにより、筒部６２の温度を目標温度まで迅速に冷却することができる。
なお、本発明では、フランジ部６１の大気露出部は、必ずしも突出部を有していなくてもよい。この場合、フランジ部６１は、例えば図４に示すように、その外面が第１の筒体２（図４では、中間板部２５）及び第２の筒体３（図４では、胴部３２）に覆われており、チャンバ１の外部から視認することができない。
【００３８】
フランジ部６１の内縁から外縁までの長さＦＬ（以下、「フランジ長ＦＬ」と称する）、及び、フランジ部６１の厚みＦＴ（以下、「フランジ厚ＦＴ」と称する）は特に限定されず、第１の筒体２及び第２の筒体３の厚みや、後述するフランジ部６１の大気露出部の表面積を考慮して適宜設定することができる。もっとも、フランジ長ＦＬの下限値は、通常２０ｍｍであり、好ましくは３０ｍｍである。またフランジ長ＦＬの上限値は、通常１００ｍｍであり、好ましくは６０ｍｍである。また、フランジ厚ＦＴの下限値は、通常１０ｍｍであり、好ましくは２０ｍｍである。また、フランジ厚ＦＴの上限値は、通常５０ｍｍであり、好ましくは４０ｍｍである。
なお、上述のようにフランジ部６１に収納部６３が形成されている場合や、後述のようにフランジ部６１の大気露出部に凹部６４が設けられている場合、フランジ厚ＦＴは、該収納部６３及び該凹部６４が設けられていない部分の厚みを意味する。
【００３９】
フランジ部６１の大気露出部には、放熱に用いられる凹部６４が設けられることが好ましく、より好ましくは、図２及び図３に示すように、フランジ部６１の突出部に凹部６４が設けられる。図２及び図３では、フランジ部６１の突出部の上面に、その全周に亘る２筋の環状の凹部６４が設けられている。このような凹部６４を設けることにより、大気露出部の表面積をより広くすることができ、その結果、調整部材６は、大気露出部を介してより放熱し易くなる。従って、調整部材６の温度調整がより容易となる。
凹部６４の形状は特に限定されず、図３に示すような２筋の環状の凹部６４の他、１筋又は３筋以上の凹部や、放射状に延びた複数の凹部６４などを採用することもできる（図示せず）。また、凹部６４を設ける部分は、フランジ部６１の突出部の上面に限定されず、突出部の側周面や下面にも設けることも可能である（図示せず）。フランジ部６１全体から均一に放熱させることができるため、フランジ部６１の全周に亘って設けられた環状の凹部６４を採用することが好ましい。
また、特に図示しないが、フランジ部６１の大気露出部に冷却ファンなどの冷却手段を用いて送風することにより調整部材６の放熱を促し、それによって調整部材６の冷却を行うこともできる。
【００４０】
フランジ部６１の大気露出部の表面積は、特に限定されず、調整部材６の材料、目標温度、加熱手段７の位置などを考慮して適宜変更することができる。もっとも、大気露出部の表面積の下限値は、通常３００ｃｍ２であり、好ましくは４００ｃｍ２である。また、大気露出部の表面積の上限値は、通常７００ｃｍ２であり、より好ましくは６００ｃｍ２である。
大気露出部の表面積が、３００ｃｍ２を下回る場合、調整部材６の冷却が十分になされず、筒部６２が目標温度を超えて昇温した場合、目標温度まで冷却するのに長時間を要する虞がある。他方、大気露出部の表面積が７００ｃｍ２を超える場合、筒部６２の冷却速度が速くなり過ぎ、かえって筒部６２を目標温度に保ち難くなる虞がある。
【００４１】
筒部６２は、フランジ部６１の内縁から載置台の上方に向けて延設された下窄まり状の部材である。図３に示す例では、筒部６２は、その全体が第１の筒体２及び第２の筒体３の内部に位置している。
筒部６２の形状は、下窄まりな筒状であれば特に限定されず、プラズマ処理の対象である基板の形状に合わせて任意に変更することが可能である。例えば、筒部６２は、図２に示すような円筒状であってもよく、角筒状であってもよい（図示せず）。もっとも、プラズマ処理の対象となる基板は、一般的には略円形状であるため、筒部は円筒状であることが好ましい。
【００４２】
筒部６２の厚み（以下、「筒厚ＣＴ」と称する）は特に限定されない。図３に示す例では、筒厚ＣＴは、下端部において先細りとなっているもののそれ以外の部分では略均一である。
筒部は、その体積が大きければ昇温及び冷却に時間がかかる。そのため、筒部６２の体積は、その機械的強度を担保できることを条件にできるだけ小さいことが望ましい。体積を小さくし得る筒部６２の形態としては、例えば、図５（ａ）に示すように、その上端から下端にかけて徐々に筒厚ＣＴが小さくなったものや、図５（ｂ）に示すように、その上端から下端にかけてフランジ厚ＦＴよりも小さい（図では、フランジ厚ＦＴの半分程度である）均一な筒厚ＣＴを有するものが挙げられる。
筒厚ＣＴの下限値は、特に限定されないが、通常０．１ｍｍであり、好ましくは１ｍｍである。筒厚ＣＴが０．１ｍｍを下回る場合、筒部６２の機械的強度が実用上十分に担保できない虞がある。筒厚ＣＴの上限値は、特に限定されないが、通常１０ｍｍであり、好ましくは５ｍｍである。筒厚ＣＴが１０ｍｍを上回ると、筒部６２の体積が大きくなり過ぎ、筒部６２の上端から下端にかける熱伝導が遅くなり、その結果、迅速に筒部を昇温させることができない虞がある。
【００４３】
筒部６２の上端から下端までの高さ（以下、「筒長ＣＬ」と称する）は特に限定されず、プラズマ処理の対象となる基板の大きさに合わせて適宜変更することができる。もっとも、筒長ＣＬの下限値は、通常１０ｍｍであり、好ましくは２０ｍｍである。また、筒長ＣＬの上限値は、通常１７０ｍｍであり、好ましくは１００ｍｍである。
筒長ＣＬが１７０ｍｍを超える場合、筒部６２の体積が大きくなり過ぎ、筒部６２の上端から下端にかける熱伝導が遅くなり、その結果、迅速に筒部６２を昇温させることができない虞がある。他方、筒長ＣＬが１０ｍｍを下回る場合、調整部材６としての機能（プラズマの平面内密度の均一化）が十分に発揮できない虞がある。
【００４４】
＜加熱手段＞
本発明では、フランジ部６１の大気露出部に調整部材６を１００℃〜３００℃の範囲内の温度に加熱する加熱手段７が設けられている。
加熱手段７は、図３に示すように、フランジ部６１の大気露出部のうち、第１の筒体２の真下且つ第２の筒体３の真上に設けられることが好ましい。このような部分に加熱手段７を設けることにより、筒部６２をより効率的に昇温させることができる。図３に示す例では、収納部６３と第１の筒体２の下端面によって区画された収納空間に加熱手段７が収納されている。収納空間は、その開口が第１の筒体２の下端面によって閉塞されているため、加熱手段７が発した熱は収納空間の開口から放熱され難く、効率的に調整部材６を加熱することができる。もっとも、加熱手段７の位置は変更可能であり、例えば、図６に示すようにフランジ部６１の突出部に設けることも可能である。
本発明で用いられる加熱手段７としては、例えば、抵抗加熱式電気ヒーター、赤外線照射装置などが挙げられる。調整部材６に取り付け易いことから、加熱手段７としては平面ヒーターが好ましく用いられる。平面ヒーターは、絶縁性を有する扁平状の基材と、該基材の内部に配置された発熱線と、を有するヒーターである。この基材の材料としては、例えば、マイカ（雲母）、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができ、好ましくはマイカが用いられる。
また、図１４に示す加熱手段７Ａのように、調整部材６の内部に鋳込んだ鋳込みヒーターを加熱手段として用いることも可能である。図１４では、調整部材６の内部に同心円状に鋳込まれた複数（３つ）の環状の鋳込みヒーターの例を示している。
図２に示す例では、収納部６３に、フランジ部６１の全周に亘る環状の平面ヒーターが収納されている。なお、図２では、環状の基材の内部に配設された発熱線の配線パターンの一例を破線で表している（電源は図示していない）。
このように、フランジ部６１の全周に亘る環状の加熱手段を用いることにより、フランジ部６１全体を略均一に加熱することができ、ひいては、筒部６２全体を均一に加熱し、昇温させることができる。
【００４５】
＜その他の構成＞
本発明では、調整部材６の筒部６２の温度を把握するため、温度計が用いられる。温度計は、加熱手段７の一部材であってもよく、加熱手段７とは別の部材であってもよい。図３に示す例では、加熱手段７が温度計を兼用している。本発明では、調整部材６の筒部６２とフランジ部６１とが一体的に形成されているため、両部分６１，６２間で熱伝導が迅速に生じる。そのため、筒部６２とフランジ部６１の温度差はごく僅かとなる。従って、フランジ部６１の温度と筒部６２の温度は略等しくなり、フランジ部６１の温度を測定することで筒部６２の温度を把握することが可能である。
温度計によって、筒部６２の温度を把握し、プラズマ処理の開始から終了まで筒部６２の温度を目標温度に保つことで、プラズマ処理を基板間で均一化することができる。
【００４６】
温度計が加熱手段７とは別の部材である場合、温度計は、筒部６２又はフランジ部６１の非大気露出部に設けることもできるし、大気露出部に設けることもできる。
もっとも、温度計を非大気露出部に設けると、プラズマ処理環境に耐久性を有する温度計を用いる必要がある。従って、温度計は、加熱手段７と同様に、フランジ部６１の大気露出部に設けられることが好ましい。温度計を大気露出部に設けることにより、プラズマ処理環境に耐久性を有さない汎用的な温度計を用いて筒部の温度管理が可能となる。
また、フランジ部６１の大気露出部が突出部を有する場合、図７に示すように、温度計８は、フランジ部６１の突出部に設けられることが好ましい。
温度計８を突出部に設けると、温度計８が第１の筒体２及び第２の筒体３からの熱伝導の影響を受け難くなり、より正確に筒部６２の温度を把握することができる。
【００４７】
本発明では、加熱手段がフランジ部の大気露出部に設けられているため、プラズマ処理時に、加熱手段がプラズマ処理環境に曝露されない。
加熱手段を非大気露出部に設けると、プラズマ処理環境に耐久性を有する加熱手段を用いなければならないが、本発明では、加熱手段がプラズマ処理環境に曝露されないため、大気圧環境下で使用される汎用の加熱手段を用いることができる。従って、汎用的な加熱手段を用いて簡便に調整部材の調整部を昇温させることができる。
また、本発明の調整部材は、フランジ部と調整部とが一体的に形成されているため、加熱手段によってフランジ部に加えられた熱が調整部に迅速に伝導する。
従い、本発明のプラズマ処理装置を用いると、プラズマ処理の開始前に調整部材の調整部を簡便且つ迅速に昇温させることができる。そのため、プラズマ処理の開始から終了までにおける調整部の温度変化を抑制することができ、その結果、プラズマ処理を基板間で均一化することができる。
【００４８】
以上のように、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施態様について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、本明細書では、プラズマ処理装置として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理装置を用いているが、プラズマ処理装置はこれに限定されず、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）処理装置などを用いることも可能である。
【００４９】
＜プラズマ処理装置の使用方法＞
本発明のプラズマ処理装置の使用方法は、例えば、予備加熱工程及びプラズマ処理工程を含み、予備加熱工程及びプラズマ処理工程の最中に、並行して、調整部材の温度のフィードバック制御を実施する。以下、各工程について説明する。
【００５０】
（予備加熱工程）
予備加熱工程は、上述した本発明のプラズマ処理装置の調整部材を、プラズマ処理工程を行う前に加熱する工程である。調整部材の加熱は上述した加熱手段を用いて実施する。予備加熱工程では、調整部材の温度に対してフィードバック制御を実施する。該フィードバック制御は、上述した温度計によって測定した調整部材の温度（以下、「実測温度」と称する）と調整部の目標温度との偏差が小さくなるように調整部材の加熱条件を変更する制御である。
具体的には、実測温度が、目標温度未満である場合、加熱手段による加熱を維持し、実測温度が目標温度を超える場合、加熱手段による加熱が中断又は加熱温度が低くなるようにフィードバック制御を実施する。また、プラズマ処理装置が、上述したフランジ部の溝以外に、冷却ファンなどの冷却手段を備えている場合、実測温度が目標温度を超える場合、該冷却手段が作動するようにフィードバック制御を実施してもよい。
温度計による調整部材の温度測定は、連続的に行ってもよく断続的に行ってもよいが、調整部を目標温度に安定して維持するため連続的に行うことが好ましい。
【００５１】
第１及び第２の筒体の真空排気は、予備加熱工程中又は予備加熱工程より前に実施してもよく、予備加熱工程中又は予備加熱工程より前に実施しなくてもよい。もっとも、調整部材の調整部の昇温を迅速に行うため、真空排気は、予備加熱工程中又は予備加熱工程より前に実施することが好ましい。
また、処理ガスは、予備加熱工程中にプラズマ処理空間に導入してもよいし、後述するプラズマ処理工程で導入してもよい。なお、真空排気されたプラズマ処理空間に処理ガスを導入すると、真空度が若干低下し、調整部の昇温効率が低下する虞がある。そのため、予備加熱工程では処理ガスを導入せず、プラズマ処理工程にて処理ガスを導入することが好ましい。
【００５２】
（プラズマ処理工程）
プラズマ処理工程は、プラズマ生成空間で生成したプラズマによって載置台に載置した基板にプラズマ処理を施し、目標枚数の処理基板を得る工程である。なお、上述した予備加熱工程において、プラズマ処理空間に処理ガスを導入しない場合、プラズマ処理工程において処理ガスの導入が行われる。
実施するプラズマ処理の種類としては、例えば、エッチング処理、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング処理、表面酸化や表面窒化などの表面改質処理などが挙げられる。プラズマ処理工程中にも調整部材の温度をフィードバック制御することにより調整部の目標温度を保つことができる。フィードバック制御の具体的な説明は本欄では省略する。
【００５３】
プラズマ処理工程では、プラズマ処理と並行して、プラズマ処理が施された処理基板とプラズマ処理を施していない基板の交換を実施する。このような基板の交換を任意の回数行うことにより、プラズマ処理の開始から終了までに目標枚数の処理基板を得ることができる。基板の交換は、通常、プラズマ処理装置の第２の筒体が有する搬送口を介して行われる。基板の交換を繰り返し、目標枚数の処理基板が得られると、プラズマ処理工程を終了する。
なお、最初にプラズマ処理の対象となる基板は、予備加熱処理中であってプラズマ処理工程の直前に搬入することが好ましい。
最終的に得られる処理基板の目標枚数は特に限定されない。本発明のプラズマ処理装置を用いれば、プラズマ処理を基板間で均一化することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに説明する。ただし、本発明は、下記実施例のみに限定されるものではない。
【００５５】
＜実施例の内容＞
図１に示す構成を有する本発明のプラズマ処理装置とプラズマ処理の対象となる３枚の基板（シリコンウエハ）を準備した。上述した予備加熱工程を経た後、３枚の基板を順にプラズマ処理装置のチャンバ内に搬入し、ほぼ同時間のプラズマ処理（エッチング処理）工程を施した。なお、一の処理基板（プラズマ処理後のシリコンウエハ）をチャンバ外に搬出し、次の基板をチャンバ内に搬入するまでの間には、プラズマを用いたクリーニング処理を行った。
【００５６】
図１０は、実施例において温度を測定した箇所を示す図であり、図３と同じ図に温度測定箇所Ｔ１を図示したものである。図１０に示すように、実施例では、加熱手段７を収納する調整部材６の収納部６３の底面に位置する測定箇所Ｔ１に通常の熱電対を取り付け、予備加熱工程及びプラズマ処理工程における調整部材６の温度を測定した。
【００５７】
＜比較例の内容＞
図９に示す構成を有する従来のプラズマ処理装置を用い、実施例と同様に、予備加熱工程を経た後、３枚の基板（シリコンウエハ）にプラズマ処理（エッチング処理）工程を施した。また、実施例と同様に、一の処理基板（プラズマ処理後のシリコンウエハ）をチャンバ外に搬出し、次の基板をチャンバ内に搬入するまでの間には、プラズマを用いたクリーニング処理を行った。
【００５８】
図１１は、比較例において温度を測定した箇所を示す図であり、図９と同じ図に温度測定箇所Ｔ２、Ｔ３を図示したものである。図１１に示すように、比較例では、調整部材６Ｂの測定箇所Ｔ２及びチャンバ１Ｂの内壁の測定箇所Ｔ３に真空用熱電対（電流導入端子）を取り付け、予備加熱工程における調整部材６Ｂ及びチャンバ１Ｂの内壁の温度と、プラズマ処理工程における調整部材６Ｂの温度とを測定した。
【００５９】
＜実施例及び比較例の結果＞
図１２は、実施例及び比較例の予備加熱工程における温度測定結果を示す図である。図１２（ａ）は実施例の温度測定結果を、図１２（ｂ）は比較例の温度測定結果を示す。  
図１２（ａ）に示すように、実施例の予備加熱工程では、図１０に示す加熱手段７によって調整部材６の加熱を開始（昇温開始）してから０．５時間程度で、調整部材６の温度が設定温度である１２０℃に到達した。
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、比較例の予備加熱工程では、チャンバヒータによる図１１に示すチャンバ１Ｂの昇温が完了してから、調整部材６Ｂの温度が安定（飽和）するまでに、３時間程度の時間を要した。また、図示を省略するが、チャンバヒータによるチャンバ１Ｂの昇温を開始してから昇温が完了するまでに１時間程度の時間を要した。したがい、チャンバヒータによるチャンバ１Ｂの昇温を開始してから調整部材６Ｂの温度が安定するまでに計４時間程度の時間を要し、実施例に比べて多大な時間が掛かった。
【００６０】
図１３は、実施例及び比較例のプラズマ処理工程における温度測定結果を示す図である。図１３（ａ）は実施例の温度測定結果を、図１３（ｂ）は比較例の温度測定結果を示す。なお、図１３において、ドット状のハッチングを施した時間帯は、クリーニング処理を行った時間帯である。
図１３（ａ）に示すように、実施例のプラズマ処理工程では、１枚目〜３枚目の基板の何れにエッチング処理を施す際にも、調整部材６の温度は、設定温度である１２０℃とほぼ同じ値となり、安定していた。そして、得られた３枚の処理基板を比較したところ、処理基板間で均一にエッチングが施されていた。
これに対し、図１３（ｂ）に示すように、比較例のプラズマ処理工程では、特に１枚目の基板のエッチング処理を施す際の調整部材６Ｂの温度変動が大きくなった。そして、得られた３枚の処理基板を比較したところ、処理基板間（特に１枚目の処理基板と、２枚目及び３枚目の処理基板との間）でエッチングにムラがあった。
【符号の説明】
【００６１】
１０…プラズマ処理装置、１…チャンバ、２…第１の筒体、２１…プラズマ生成空間、２２…内筒部、２３…外筒部、２４…天板部、２５…中間板部、３…第２の筒体、３１…プラズマ処理空間、３２…胴部、３３…底板部、４…載置台、５…コイル、６…調整部材、６１…フランジ部、６２…調整部（筒部）、６３…収納部、６４…凹部、７…加熱手段、８…温度計、９…真空シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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