(57)【要約】【課題】プラズマ生成室と処理室とを分離する分離板の温度上昇を抑える。【解決手段】プラズマ処理装置は、ガス供給部と、第１の電力供給部と、分離板と、温度制御部材とを備える。ガス供給部は、プラズマ生成室内にガスを供給する。第１の電力供給部は、プラズマ生成室内に第１の高周波電力を供給することにより、プラズマ生成室内に供給されたガスをプラズマ化する。分離板は、プラズマ生成室と、プラズマ生成室の下方の処理室とを分離する板状の分離板であって、プラズマ生成室内で生成されたプラズマに含まれる活性種を処理室へ導くための複数の貫通口を有する。温度制御部材は、内部に温度制御された流体が流れる流路を有し、流体との熱交換により、分離板の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成室内にガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成室内に第１の高周波電力を供給することにより、前記プラズマ生成室内に供給されたガスをプラズマ化する第１の電力供給部と、
前記プラズマ生成室と、前記プラズマ生成室の下方の処理室とを分離する板状の分離板であって、前記プラズマ生成室内で生成されたプラズマに含まれる活性種を前記処理室へ導くための複数の貫通口を有する分離板と、
内部に温度制御された流体が流れる流路を有し、前記流体との熱交換により、前記分離板の温度を制御する温度制御部材と
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記分離板は、金属で構成され、
前記プラズマ処理装置は、前記分離板に前記第１の高周波電力とは周波数が異なる第２の高周波電力を供給する第２の電力供給部をさらに備え、
前記温度制御部材は、絶縁板を介して前記処理室側の前記分離板の面に接する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記温度制御部材は、前記分離板と一体に構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４】
前記温度制御部材の流路内には、多孔質金属が配置されている請求項１から３のいずれか一項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】
本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いた成膜処理において、被処理体に対するイオンダメージの低減やステップカバレッジの向上を目的に、プラズマが生成されるプラズマ生成空間と被処理体に対する処理が行われる処理空間とが分離される場合がある。プラズマ生成空間と処理空間とは、例えば複数の貫通口を有するプレートを用いて分離される。これにより、プラズマ生成空間で生成されたプラズマに含まれるイオンの処理空間への侵入がプレートによって妨げられ、イオンによる被処理体へのダメージが低減される。また、プラズマに含まれる活性種は、プレートの貫通口を介して被処理体に供給されるため、活性種を主体とした成膜を行うことができ、ステップカバレッジを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６８０９４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、分離板の温度上昇を抑えることができるプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、ガス供給部と、第１の電力供給部と、分離板と、温度制御部材とを備える。ガス供給部は、プラズマ生成室内にガスを供給する。第１の電力供給部は、プラズマ生成室内に第１の高周波電力を供給することにより、プラズマ生成室内に供給されたガスをプラズマ化する。分離板は、プラズマ生成室と、プラズマ生成室の下方の処理室とを分離する板状の分離板であって、プラズマ生成室内で生成されたプラズマに含まれる活性種を処理室へ導くための複数の貫通口を有する。温度制御部材は、内部に温度制御された流体が流れる流路を有し、流体との熱交換により、分離板の温度を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、分離板の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の第１の実施形態における冷却板の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、本開示の第１の実施形態における冷却板の一例を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、本開示の第１の実施形態における冷却板の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５は、本開示の第２の実施形態における冷却板の一例を示すＡ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、本開示の第２の実施形態における冷却板の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７は、本開示の第３の実施形態における冷却板の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、本開示の第４の実施形態における冷却板の一例を示す平面図である。
【図９】図９は、本開示の第４の実施形態における冷却板の一例を示すＡ１−Ａ１断面図である。
【図１０】図１０は、本開示の第４の実施形態における冷却板の一例を示すＡ２−Ａ２断面図である。
【図１１】図１１は、本開示の第４の実施形態における冷却板の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１２は、本開示の第５の実施形態における冷却板の一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本開示の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図１４】図１４は、本開示の第７の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示されるプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【０００９】
ところで、プラズマ生成空間と処理空間とを分離する分離板は、プラズマ生成空間内で生成されたプラズマによって加熱される。分離板の熱が上がりすぎると、熱勾配によって生じる応力により分離板が変形したり破損したりする場合がある。そのため、分離板の温度上昇を抑える必要がある。
【００１０】
そこで、本開示は、分離板の温度上昇を抑えることができる技術を提供する。
【００１１】
（第１の実施形態）
［プラズマ処理装置１の構成］
図１は、本開示の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１は、例えば容量結合型平行平板プラズマＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）装置である。プラズマ処理装置１は、装置本体２および制御装置３を有する。装置本体２は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成され、内部に略円筒形状の空間が形成された処理容器１０を有する。なお、処理容器１０は、無垢のアルミニウムあるいはセラミックス等が溶射されたアルミニウム等によって形成されてもよい。処理容器１０は接地されている。
【００１２】
処理容器１０内には、ウエハＷが載置されるステージ１３が設けられる。ステージ１３は、例えばセラミックス、アルミニウム、またはそれらの組み合わせ等によって形成されており、支持部材１４によって支持されている。ステージ１３内には、電極１３０が設けられている。電極１３０には、スイッチ１３１を介して直流電源１３２が接続されている。ウエハＷは、ステージ１３の上面に載置され、直流電源１３２からスイッチ１３１を介して電極１３０に供給された直流電圧によってステージ１３の表面に生じた静電気力によりステージ１３の上面に吸着保持される。また、ステージ１３内には、図示しないヒータや冷媒が流れる流路等を含む温度制御機構が設けられている。
【００１３】
ステージ１３の上面には、例えばセラミックス等で形成されたエッジリング１３３が設けられている。エッジリング１３３は、フォーカスリングと呼ばれることもある。エッジリング１３３により、ウエハＷの表面においてプラズマ処理の均一性が向上する。エッジリング１３３の代わりに、ウエハＷが載置されるステージ１３の上面部分は、ウエハＷの形状に沿って彫り込まれたポケット形状とされてもよい。
【００１４】
処理容器１０の側壁には、開口１５が設けられており、開口１５は、ゲートバルブＧによって開閉される。また、処理容器１０の底部には、排気口４０が設けられている。排気口４０には、圧力調整バルブ４１を介して排気装置４２が接続されている。排気装置４２を駆動することにより、排気口４０を介して処理容器１０内のガスが排気され、圧力調整バルブ４１の開度を調整することにより、処理容器１０内の圧力が調整される。
【００１５】
ステージ１３の上方には、略円板状に形成された電極３０が設けられている。電極３０は、セラミックス等の絶縁部材１６を介して、処理容器１０の上部に支持されている。電極３０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）等の導電性の金属により形成されている。
【００１６】
電極３０には、ガス供給管５４ａが接続されており、ガス供給管５４ａを介して供給されたガスは、電極３０の下方のプラズマ生成室１１内を拡散する。ガス供給管５４ａには、ガス供給機構５０ａが接続されている。ガス供給機構５０ａには、ガス供給源５１ａ〜５１ｂ、ＭＦＣ（Mass  Flow  Controller）５２ａ〜５２ｂ、およびバルブ５３ａ〜５３ｂが含まれる。ガス供給機構５０ａは、ガス供給部の一例である。
【００１７】
バルブ５３ａには、ＭＦＣ５２ａを介して、パージガスの供給源であるガス供給源５１ａが接続されている。本実施形態において、パージガスは、例えば、Ｈｅガス、Ａｒガス、またはＮ2ガス等の不活性ガスである。ＭＦＣ５２ａは、ガス供給源５１ａから供給されたパージガスの流量を制御し、流量が制御されたパージガスを、バルブ５３ａおよびガス供給管５４ａを介してプラズマ生成室１１内に供給する。
【００１８】
バルブ５３ｂには、ＭＦＣ５２ｂを介して、反応ガスの供給源であるガス供給源５１ｂが接続されている。本実施形態において、反応ガスは、例えば、Ｏ2ガス、Ｈ2Ｏガス、ＮＨ3ガス、Ｎ2ガス、またはＨ2ガス等である。ＭＦＣ５２ｂは、ガス供給源５１ｂから供給された反応ガスの流量を制御し、流量が制御された反応ガスを、バルブ５３ｂおよびガス供給管５４ａを介してプラズマ生成室１１内に供給する。ガスはプラズマ生成室１１内にシャワー状に供給される。
【００１９】
電極３０には、整合器３１を介して、高周波電源３２が電気的に接続されている。高周波電源３２は、プラズマを生成するための第１の高周波電力であって、例えば３００ｋＨｚ〜２．４５ＧＨｚの周波数の第１の高周波電力を、整合器３１を介して電極３０に供給する。高周波電源３２は、第１の電力供給部の一例である。整合器３１は、高周波電源３２の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせる。電極３０に供給された第１の高周波電力は、電極３０の下面からプラズマ生成室１１内に放射される。プラズマ生成室１１内に供給された反応ガスは、プラズマ生成室１１内に放射された第１の高周波電力によりプラズマ化される。
【００２０】
電極３０とステージ１３との間には、処理容器１０内の空間を、プラズマ生成室１１と処理室１２とに分離する分離ユニット２０が設けられている。分離ユニット２０は、電極板２００、絶縁板２１０、冷却板２２０、およびガス供給板２３０を有する。
【００２１】
電極板２００は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の金属によって形成されている。電極板２００には、電極板２００を厚さ方向に貫通する複数の貫通口２０１が設けられている。電極板２００は、電極３０と平行になるように、絶縁部材１６および絶縁板２１０によって支持されている。電極板２００は、分離板の一例である。
【００２２】
電極板２００には、整合器２０２を介して高周波電源２０３が接続されている。高周波電源２０３は、プラズマ生成室１１内のプラズマの分布、プラズマ生成室１１内のプラズマの密度、電極板２００の貫通口２０１を通過する活性種の量等を制御するための第２の高周波電力であって、第１の高周波電力とは周波数が異なる第２の高周波電力を、整合器２０２を介して電極板２００に供給する。第２の高周波電力の周波数は、例えば、３００ｋＨｚ〜３００ＭＨｚである。高周波電源２０３は、第２の電力供給部の一例である。整合器２０２は、高周波電源２０３の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせる。
【００２３】
絶縁板２１０は、例えばセラミックスや石英等の絶縁体で構成されており、電極板２００と冷却板２２０の間に設けられている。絶縁板２１０には、絶縁板２１０を厚さ方向に貫通する複数の貫通口２１１が設けられている。絶縁板２１０によって電極板２００と冷却板２２０とが電気的に絶縁される。
【００２４】
冷却板２２０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の金属によって形成されている。冷却板２２０には、冷却板２２０を厚さ方向に貫通する複数の貫通口２２１が設けられている。冷却板２２０は、電極３０と平行になるように、処理容器１０の側壁によって支持されている。冷却板２２０は、絶縁板２１０を介して処理室１２側の電極板２００の面に接している。冷却板２２０は、処理容器１０の側壁を介して接地されている。
【００２５】
ガス供給板２３０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の金属によって形成されている。ガス供給板２３０には、ガス供給板２３０を厚さ方向に貫通する複数の貫通口２３１が設けられている。ガス供給板２３０は、処理室１２内に配置されており、処理容器１０の側壁によって支持されている。ガス供給板２３０は、処理容器１０の側壁を介して接地されている。
【００２６】
ガス供給板２３０内には、流路２３２が形成されており、流路２３２にはガス吐出口２３３が設けられている。また、流路２３２には、ガス供給機構５０ｂが接続されている。ガス供給機構５０ｂには、ガス供給源５１ｃ、ＭＦＣ５２ｃ、およびバルブ５３ｃが含まれる。バルブ５３ｃには、ＭＦＣ５２ｃを介して、前駆体ガスの供給源であるガス供給源５１ｃが接続されている。
【００２７】
本実施形態において、前駆体ガスは、例えば、ビスジエチルアミノシラン（Ｈ2Ｓｉ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2］2）ガス、または、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガス等である。ＭＦＣ５２ｃは、ガス供給源５１ｃから供給された前駆体ガスの流量を制御し、流量が制御された前駆体ガスを、バルブ５３ｃを介してガス供給板２３０の流路２３２内に供給する。流路２３２内に供給された前駆体ガスは、流路２３２内を拡散し、ガス吐出口２３３から処理室１２内にシャワー状に供給される。プラズマ生成室１１内の空間と処理室１２内の空間とは、分離ユニット２０の貫通口、即ち、電極板２００の貫通口２０１、絶縁板２１０の貫通口２１１、冷却板２２０の貫通口２２１、およびガス供給板２３０の貫通口２３１を介して繋がっている。
【００２８】
さらに図２〜図４を参照して説明を続ける。図２は、本開示の第１の実施形態における冷却板２２０の一例を示す平面図であり、図３は、本開示の第１の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＡ−Ａ断面図である。図４は、本開示の第１の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。図２に例示された冷却板２２０のＡ−Ａ断面が図３に対応し、図３に例示された冷却板２２０のＢ−Ｂ断面が図４に対応する。なお、図１〜図４に例示された冷却板２２０に設けられた貫通口２２１の数は、説明の都合上、実際の数よりも少なく図示されている。
【００２９】
冷却板２２０内には、温度制御された流体が循環する流路２２２が形成されている。流路２２２内を流れる流体は、図示しないチラー等の温度制御装置から配管２２３ａを介して供給される。そして、例えば図４の矢印に示されるように流路２２２内を流れた流体は、配管２２３ｂを介して温度制御装置に戻される。流路２２２内を流れる流体は、例えばガルデン（登録商標）等の液体である。なお、流路２２２内を流れる流体は、水等の他の液体であってもよく、気体であってもよい。
【００３０】
電極板２００は、プラズマ生成室１１内に生成されたプラズマにより加熱され、電極板２００の熱は、絶縁板２１０を介して冷却板２２０に伝達される。冷却板２２０の熱は、流路２２２内を流れる流体との熱交換により、流体に伝達される。流路２２２内を流れる流体の温度を制御することにより、電極板２００、絶縁板２１０、および冷却板２２０を冷却することができる。これにより、分離ユニット２０の温度上昇が抑制され、分離ユニット２０の変形や破損が抑制される。冷却板２２０は、温度制御部材の一例である。
【００３１】
図１に戻って説明を続ける。制御装置３は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、入出力インターフェイスを介して、装置本体２の各部を制御する。本実施形態において、制御装置３は、例えばＰＥＡＬＤ（Plasma-Enhanced  ＡＬＤ）により、ステージ１３に載置されたウエハＷ上にシリコン酸化膜等を成膜するように、装置本体２の各部を制御する。
【００３２】
例えば、ゲートバルブＧが開けられ、図示しないロボットアーム等の搬送機構により、ウエハＷが処理容器１０内に搬入され、ステージ１３上に載置される。そして、ゲートバルブＧが閉じられた後、制御装置３は、排気装置４２を駆動し、圧力調整バルブ４１の開度を調整することにより、処理容器１０内の圧力を調整する。そして、制御装置３は、吸着工程、第１のパージ工程、反応工程、および第２のパージ工程を含むＡＬＤサイクルを複数回実行することにより、ステージ１３に載置されたウエハＷ上に所定の膜を成膜する。
【００３３】
吸着工程では、バルブ５３ｃが開かれ、ＭＦＣ５２ｃによって流量が制御された前駆体ガスがガス供給管５４ｂを介してガス供給板２３０の流路２３２内に供給される。流路２３２内に供給された前駆体ガスは、流路２３２内を拡散し、ガス吐出口２３３からプラズマ生成室１１内にシャワー状に供給される。処理室１２内に供給された前駆体ガスの分子は、ステージ１３上のウエハＷの表面に吸着する。そして、バルブ５３ｃが閉じられる。
【００３４】
第１のパージ工程では、バルブ５３ａが開かれ、ＭＦＣ５２ａによって流量が制御されたパージガスがガス供給管５４ａを介してプラズマ生成室１１内に供給される。プラズマ生成室１１内に供給されたパージガスは、プラズマ生成室１１内を拡散し、分離ユニット２０の貫通口を介して処理室１２内にシャワー状に供給される。処理室１２内に供給されたパージガスは、ウエハＷの表面に過剰に吸着した前駆体の分子をパージする。そして、バルブ５３ａが閉じられる。
【００３５】
反応工程では、バルブ５３ｂが開かれ、ＭＦＣ５２ｂによって流量が制御された反応ガスがガス供給管５４ａを介してプラズマ生成室１１内に供給される。プラズマ生成室１１内に供給された反応ガスは、プラズマ生成室１１内を拡散する。そして、高周波電源３２からの第１の高周波電力が整合器３１および電極３０を介してプラズマ生成室１１内に供給され、プラズマ生成室１１内の反応ガスがプラズマ化される。また、高周波電源２０３からの第２の高周波電力が整合器２０２および電極板２００を介してプラズマ生成室１１内に供給され、プラズマ生成室１１内のプラズマの分布が制御される。
【００３６】
プラズマに含まれる活性種は、分離ユニット２０の貫通口を介して処理室１２内に供給される。処理室１２内に供給された活性種は、ウエハＷ上に吸着した前駆体ガスの分子と反応し、所定の膜となってウエハＷ上に積層される。そして、バルブ５３ｂが閉じられる。なお、プラズマに含まれるイオンは、電極板２００、冷却板２２０、またはガス供給板２３０に吸収され、処理室１２へはほとんど供給されない。これにより、ウエハＷに対するイオンダメージが軽減される。
【００３７】
第２のパージ工程では、バルブ５３ａが開かれ、ＭＦＣ５２ａによって流量が制御されたパージガスがガス供給管５４ａを介してプラズマ生成室１１内に供給される。プラズマ生成室１１内に供給されたパージガスは、プラズマ生成室１１内を拡散し、分離ユニット２０の貫通口を介して処理室１２内にシャワー状に供給される。処理室１２内に供給されたパージガスは、ウエハＷの表面に形成された反応副生成物等をパージする。そして、バルブ５３ａが閉じられる。
【００３８】
以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態のプラズマ処理装置１は、ガス供給機構５０ａと、高周波電源３２と、電極板２００と、冷却板２２０とを備える。ガス供給機構５０ａは、プラズマ生成室１１内にガスを供給する。高周波電源３２は、プラズマ生成室１１内に第１の高周波電力を供給することにより、プラズマ生成室１１内に供給されたガスをプラズマ化する。電極板２００は、プラズマ生成室１１と、プラズマ生成室１１の下方のプラズマ生成室１１とを分離する板状の電極板２００であって、プラズマ生成室１１内で生成されたプラズマに含まれる活性種を処理室１２へ導くための複数の貫通口２０１を有する。冷却板２２０は、内部に温度制御された流体が流れる流路２２２を有し、流体との熱交換により、電極板２００の温度を制御する。これにより、分離板の温度上昇を抑えることができる。
【００３９】
また、上記した実施形態において、電極板２００は、金属で構成されている。また、プラズマ処理装置１は、電極板２００に第１の高周波電力とは周波数が異なる第２の高周波電力を供給する高周波電源２０３をさらに備える。冷却板２２０は、絶縁板２１０を介して処理室１２の分離板の面に接する。これにより、電極板２００と冷却板２２０とを絶縁しつつ、分離板の温度上昇を抑えることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、冷却板２２０の流路２２２内は空洞であった。これに対し、本実施形態の冷却板２２０では、流路２２２内に多孔質金属が充填されている点が第１の実施形態とは異なる。なお、冷却板２２０を除くプラズマ処理装置１の他の部分については、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図５は、本開示の第２の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＡ−Ａ断面図である。図６は、本開示の第２の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。本実施形態における冷却板２２０の平面図は、図２と同様である。本実施形態において、図２と同様の冷却板２２０のＡ−Ａ断面が図５に対応し、図５に例示された冷却板２２０のＢ−Ｂ断面が図６に対応する。
【００４２】
例えば、図５および図６に示されるように、流路２２２内には、多数の空洞２２５を有する多孔質金属２２４が配置されている。それぞれの空洞２２５は、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に沿って延伸する細長い形状を有する。それぞれの空洞２２５は、１つ以上の他の空洞２２５に繋がっている。そのため、配管２２３ａを介して流路２２２内に流入した流体は、多孔質金属２２４の空洞２２５内を流れ、配管２２３ｂを介してチラー等の温度制御装置へ戻される。空洞２２５内を流体が流れる際に、流体と多孔質金属２２４との間で熱交換が行われ、多孔質金属２２４の熱が冷却板２２０に伝達される。これにより、流体と冷却板２２０との間の熱交換をより効率よく行うことができる。
【００４３】
以上、第２の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態のプラズマ処理装置１において、冷却板２２０の流路２２２内には、多孔質金属２２４が配置されている。これにより、流体と冷却板２２０との間の熱交換をより効率よく行うことができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、冷却板２２０の流路２２２内において、配管２２３ａおよび配管２２３ｂから遠い領域では流体の流れが滞るため、流体による抜熱効率が低くなる場合がある。これに対し、本実施形態では、冷却板２２０の流路２２２内に、流体が流路２２２内全体を流れるようにガイド壁が設けられている点が第１の実施形態とは異なる。なお、冷却板２２０を除くプラズマ処理装置１の他の部分については、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４５】
図７は、本開示の第３の実施形態における冷却板２２０の一例を示す断面図である。例えば図７に示されるように、流路２２２内には、ガイド壁２２６が設けられている。ガイド壁２２６により、流路２２２内を流れる流体の流路が、流路２２２全体を流れるように規制される。これにより、例えば図７の矢印に示されるように、流体が流路２２２全体を流れる。これにより、流体による抜熱効率の低下を抑制することができ、分離ユニット２０を効率的に冷却することができる。
【００４６】
（第４の実施形態）
第３の実施形態では、流路２２２内にガイド壁２２６が設けられることにより、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に交差する方向に流体が流れる。これに対し、本実施形態では、流路２２２内に、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に沿って複数の流路２２２が形成される点が第３の実施形態とは異なる。なお、冷却板２２０を除くプラズマ処理装置１の他の部分については、第３の実施形態におけるプラズマ処理装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図８は、本開示の第４の実施形態における冷却板２２０の一例を示す平面図である。図９は、本開示の第４の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＡ１−Ａ１断面図である。図１０は、本開示の第４の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＡ２−Ａ２断面図である。図１１は、本開示の第４の実施形態における冷却板２２０の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。図８に例示された冷却板２２０のＡ１−Ａ１断面が図９に対応し、図８に例示された冷却板２２０のＡ２−Ａ２断面が図１０に対応し、図９および図１０に例示された冷却板２２０のＢ−Ｂ断面が図１１に対応する。
【００４８】
例えば図１１に示されるように、冷却板２２０内には、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に沿って複数の流路２２２が形成されている。配管２２３ａから供給された流体は、分岐部２２７ａを介して、それぞれの流路２２２に流入する。そして、それぞれの流路２２２を流れた流体は、集約部２２７ｂを介して配管２２３ｂへ流れ、チラー等の温度制御装置へ戻される。本実施形態におけるそれぞれの流路２２２は、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に沿って形成されている。そのため、流路２２２内を流れる際の流体の圧損を低減することができ、チラー等の温度制御装置のポンプへの負荷を低減することができる。
【００４９】
（第５の実施形態）
第４の実施形態では、冷却板２２０のそれぞれの流路２２２内は空洞であった。これに対し、本実施形態の冷却板２２０では、流路２２２内に多孔質金属が充填されている点が第４の実施形態とは異なる。なお、冷却板２２０を除くプラズマ処理装置１の他の部分については、第４の実施形態におけるプラズマ処理装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
図１２は、本開示の第５の実施形態における冷却板２２０の一例を示す断面図である。例えば図１２に示されるように、それぞれの流路２２２内には、多数の空洞２２５を有する多孔質金属２２４が配置されている。それぞれの空洞２２５は、配管２２３ａから配管２２３ｂへ向かう方向に沿って延伸する細長い形状を有する。それぞれの空洞２２５は、１つ以上の他の空洞２２５に繋がっている。そのため、配管２２３ａを介して供給された流体は、分岐部２２７ａを介して、それぞれの流路２２２内に配置された多孔質金属２２４の空洞２２５内を流れ、集約部２２７ｂおよび配管２２３ｂを介してチラー等の温度制御装置へ戻される。それぞれの流路２２２内に多孔質金属２２４が配置されることにより、流体と冷却板２２０との間の熱交換をより効率よく行うことができる。
【００５１】
（第６の実施形態）
第１の実施形態における分離ユニット２０には、電極板２００、絶縁板２１０、冷却板２２０、およびガス供給板２３０が含まれる。これに対し、本実施形態の分離ユニット２０には、冷却板２２０が含まれ、電極板２００、絶縁板２１０、およびガス供給板２３０が含まれない点が第１の実施形態とは異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
図１３は、本開示の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、分離ユニット２０は、冷却板２２０を有する。冷却板２２０は、処理容器１０を介して接地されており、電極３０に対する下部電極として機能する。プラズマ生成室１１内の空間と処理室１２内の空間とは、冷却板２２０の貫通口２２１を介して繋がっている。
【００５３】
電極３０には、ガス供給管５４を介して、ガス供給機構５０が接続されている。ガス供給機構５０には、ガス供給源５１ａ〜５１ｃ、ＭＦＣ５２ａ〜５２ｃ、およびバルブ５３ａ〜５３ｃが含まれる。ガス供給源５１ｃから供給された前駆体ガスは、ＭＦＣ５２ｃによって流量制御され、バルブ５３ｃおよびガス供給管５４を介してプラズマ生成室１１内に供給される。プラズマ生成室１１内に供給された前駆体ガスは、プラズマ生成室１１内を拡散し、冷却板２２０の貫通口２２１を介して処理室１２内にシャワー状に供給される。
【００５４】
プラズマ生成室１１内で生成されたプラズマに含まれるイオンは、冷却板２２０に吸収され、処理室１２へはほとんど供給されない。そのため、本実施形態においても、ウエハＷに対するイオンダメージが軽減される。
【００５５】
本実施形態では、冷却板２２０が、プラズマ生成室１１と処理室１２とを分離する分離板の機能と、内部に温度制御された流体が流れる流路を有し、流体との熱交換により、分離板の温度を制御する温度制御部材の機能とを兼ねている。即ち、本実施形態では、温度制御部材と分離板とが、冷却板２２０として一体に構成されている。
【００５６】
（第７の実施形態）
第６の実施形態における冷却板２２０は、処理容器１０を介して接地されていた。これに対し、本実施形態では、冷却板２２０に高周波電力が供給される点が第６の実施形態とは異なる。以下では、第６の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
図１４は、本開示の第７の実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、分離ユニット２０は、冷却板２２０を有する。プラズマ生成室１１内の空間と処理室１２内の空間とは、冷却板２２０の貫通口２２１を介して繋がっている。冷却板２２０は、絶縁部材１６ａを介して処理容器１０によって支持されている。また、冷却板２２０には、整合器２０２を介して高周波電源２０３が接続されている。高周波電源２０３は、整合器２０２を介して、第２の高周波電力を冷却板２２０に供給する。これにより、ウエハＷに対するイオンダメージを軽減しながら、プラズマ生成室１１内のプラズマの分布、プラズマ生成室１１内のプラズマの密度、冷却板２２０の貫通口２２１を通過する活性種の量等を制御することができる。
【００５８】
なお、第１の実施形態においても、冷却板２２０が、絶縁部材１６ａを介して処理容器１０によって支持され、冷却板２２０に整合器２０２を介して高周波電源２０３が接続されていてもよい。この場合、電極板２００は設けられない。また、絶縁板２１０は、冷却板２２０とガス供給板２３０との間に配置されることが好ましい。
【００５９】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６０】
例えば、上記した第１〜第５の実施形態では、電極板２００と冷却板２２０との間に絶縁板２１０が介在するが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、電極板２００と冷却板２２０とが直接接触し、冷却板２２０とガス供給板２３０との間に絶縁板２１０を介在させてもよい。この場合、電極板２００の下面と冷却板２２０の上面とは溶接等により接合されることが好ましい。これにより、電極板２００と冷却板２２０との間の熱交換をより効率よく行うことができる。
【００６１】
また、上記した各実施形態では、ＰＥＡＬＤによりウエハＷに所定の膜を成膜するプラズマ処理装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて成膜を行う装置であれば、プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）により成膜を行う装置に対しても開示の技術を適用することができる。また、プラズマを用いて処理を行う装置であれば、エッチング装置や洗浄装置等に対しても開示の技術を適用することができる。
【００６２】
また、上記した各実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、またはヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が用いられてもよい。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
Ｗ  ウエハ
１  プラズマ処理装置
２  装置本体
３  制御装置
１０  処理容器
１１  プラズマ生成室
１２  処理室
１３  ステージ
２０  分離ユニット
２００  電極板
２１０  絶縁板
２２０  冷却板
２２４  多孔質金属
２２６  ガイド壁
２３０  ガス供給板
【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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