(57)【要約】【課題】プラズマの生成に伴う温度制御を効率化すること。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器と、プラズマ生成機構と、温度調整機構と、圧力調整室と、制御部とを備える。処理容器は、プラズマ処理空間を画成する。プラズマ生成機構は、プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行う。温度調整機構は、プラズマ処理空間に対面する部材の温度を調整する。圧力調整室は、温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する。制御部は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室を制御して圧力を調整する。【選択図】図１
2014075281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理空間を画成する処理容器と、
前記プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構と、
前記プラズマ処理空間に対面する部材に設置され、該部材の温度を調整する温度調整機構と、
前記温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する圧力調整室と、
前記プラズマ生成機構によって行われる前記電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて前記圧力調整室を制御して前記圧力を調整する制御部と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記圧力調整室は、前記密閉空間に気体を供給する給気部と、前記密閉空間から気体を排出する排気部と、前記給気部と前記密閉空間との間並びに前記排気部と前記密閉空間との間にそれぞれ設けられた開閉弁とを含み、
前記制御部は、前記開閉弁の開閉を切り替えることによって、前記圧力調整室の前記圧力を調整す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】
前記給気部は、加圧された気体を前記密閉空間に供給することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記開閉弁の開閉を段階的に切り替えることによって、前記圧力調整室の前記圧力を調整することを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を開始するタイミングで、前記圧力調整室の前記圧力を第１の圧力に調整し、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、前記圧力調整室の前記圧力を前記第１の圧力よりも低く、かつ、前記密閉空間の熱伝達率を前記第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を開始するタイミングよりも前に、前記圧力調整室の前記圧力を第１の圧力に調整し、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、若しくは、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングよりも後に、前記圧力調整室の前記圧力を前記第１の圧力よりも低く、かつ、前記密閉空間の熱伝達率を前記第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記圧力調整室は、前記密閉空間を区分して得られた複数の小空間を含み、
前記制御部は、前記小空間ごとに前記圧力を個別に調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
プラズマ処理空間を画成する処理容器と、
前記プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構と、
前記プラズマ処理空間に対面する部材に設置され、該部材の温度を調整する温度調整機構と、
前記温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する圧力調整室と
を備えたプラズマ処理装置を用いた温度制御方法であって、
前記プラズマ生成機構によって行われる前記電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて、前記圧力調整室を制御して前記圧力を調整する
ことを特徴とする温度制御方法。
【請求項９】
前記圧力調整室を制御して前記圧力を調整する処理は、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を開始するタイミングで、前記圧力調整室の前記圧力を第１の圧力に調整し、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、前記圧力調整室の前記圧力を前記第１の圧力よりも低く、かつ、前記密閉空間の熱伝達率を前記第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整することを特徴とする請求項８に記載の温度制御方法。
【請求項１０】
前記圧力調整室を制御して前記圧力を調整する処理は、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を開始するタイミングよりも前に、前記圧力調整室の前記圧力を第１の圧力に調整し、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、若しくは、前記プラズマ生成機構によって前記電磁エネルギーの供給を停止するタイミングよりも後に、前記圧力調整室の前記圧力を前記第１の圧力よりも低く、かつ、前記密閉空間の熱伝達率を前記第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整する請求項８に記載の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態はプラズマ処理装置及び温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としてプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置は、例えば薄膜の堆積処理を行うプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置や、エッチング処理を行うプラズマエッチング装置が挙げられる。
【０００３】
プラズマ処理装置は、被処理体に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理空間を画成する処理容器、及びプラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するため、マイクロ波、ＲＦ波などの電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構などを備える。
【０００４】
ところで、プラズマ処理装置においては、プラズマの生成中にプラズマ処理空間が過度に加熱されないように、或いは、プラズマの非生成中にプラズマ処理空間が過度に冷却されないように、プラズマ処理空間に対面する部材の温度を調整することが知られている。例えば特許文献１には、プラズマ処理空間に対面する処理容器の蓋体の外周面に加熱／冷却機構を設け、この加熱／冷却機構を用いて処理容器の蓋体の温度分布を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５１４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、プラズマの生成に伴う温度制御を効率化することまでは考慮されていない。すなわち、従来技術では、熱伝達率が比較的に大きい大気に対して加熱／冷却機構が直接的に曝されているため、温度制御が非効率となる。
【０００７】
例えば、プラズマの生成を停止するためにプラズマ生成機構による電磁エネルギーの供給を停止した場合を考える。この場合、従来技術では、プラズマ処理空間が過度に冷却されないように、加熱／冷却機構に含まれるヒータをＯＮ制御することによって温度を上昇させる制御を行う。しかしながら、従来技術では、大気に対して加熱／冷却機構が直接的に曝されているため、加熱／冷却機構に含まれるヒータから大気への放熱が促進されてしまい、結果として、ヒータの消費電力が増大してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、プラズマ生成機構と、温度調整機構と、圧力調整室と、制御部とを備える。処理容器は、プラズマ処理空間を画成する。プラズマ生成機構は、前記プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行う。温度調整機構は、前記プラズマ処理空間に対面する部材の温度を調整する。圧力調整室は、前記温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する。制御部は、前記プラズマ生成機構によって行われる前記電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて前記圧力調整室を制御して前記圧力を調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、プラズマの生成に伴う温度制御を効率化することができるプラズマ処理装置及び温度制御方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る温度制御方法のタイムチャートの一例を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る温度制御方法の変形例のタイムチャートの一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例１の概略を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例２の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
【００１２】
プラズマ処理装置は、プラズマ処理空間を画成する処理容器と、プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構と、プラズマ処理空間に対面する部材に設置され、該部材の温度を調整する温度調整機構と、温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する圧力調整室と、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室を制御して圧力を調整する制御部とを備えた。
【００１３】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、圧力調整室は、密閉空間に気体を供給する給気部と、密閉空間から気体を排出する排気部と、給気部と密閉空間との間並びに排気部と密閉空間との間にそれぞれ設けられた開閉弁とを含み、制御部は、開閉弁の開閉を切り替えることによって、圧力調整室の圧力を調整する。
【００１４】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、給気部は、加圧された気体を密閉空間に供給する。
【００１５】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、制御部は、開閉弁の開閉を段階的に切り替えることによって、圧力調整室の圧力を調整する。
【００１６】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、制御部は、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を開始するタイミングで、圧力調整室の圧力を第１の圧力に調整し、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、圧力調整室の圧力を第１の圧力よりも低く、かつ、密閉空間の熱伝達率を第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整する。
【００１７】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、制御部は、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を開始するタイミングよりも前に、圧力調整室の圧力を第１の圧力に調整し、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミングで、若しくは、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミングよりも後に、圧力調整室の圧力を第１の圧力よりも低く、かつ、密閉空間の熱伝達率を第１の圧力に対応する値よりも低い値に変動させる第２の圧力に調整する。
【００１８】
プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、圧力調整室は、密閉空間を区分して得られた複数の小空間を含み、制御部は、小空間ごとに圧力を個別に調整する。
【００１９】
温度制御方法は、１つの実施形態において、プラズマ処理空間を画成する処理容器と、プラズマ処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構と、プラズマ処理空間に対面する部材に設置され、該部材の温度を調整する温度調整機構と、温度調整機構を囲む密閉空間を形成し、該密閉空間の熱伝達率を変動させる圧力を調整する圧力調整室とを備えたプラズマ処理装置を用いた温度制御方法であって、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて、圧力調整室を制御して圧力を調整する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。このプラズマエッチング装置は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。プラズマエッチング装置は、プラズマ処理空間Ｓを画成する略円筒状のチャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成される。このチャンバ１０は接地されている。また、チャンバ１０の側壁は、プラズマ処理空間Ｓに表面を対向させて設けられている。チャンバ１０は、プラズマ処理空間Ｓに対面する部材の一例である。なお、本実施形態ではプラズマ処理装置の一例としてプラズマエッチング装置を挙げるが、これには限られない。
【００２１】
チャンバ１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状のサセプタ支持台１４が配置され、このサセプタ支持台１４の上に例えばアルミニウムからなるサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は下部電極を構成し、その上に被処理基板である半導体ウエハＷが載置される。
【００２２】
サセプタ１６の上面には、半導体ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は、導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有するものであり、電極２０には直流電源２２が電気的に接続されている。そして、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により半導体ウエハＷが静電チャック１８に吸着保持される。
【００２３】
静電チャック１８（半導体ウエハＷ）の周囲でサセプタ１６の上面には、エッチングの均一性を向上させるための、例えばシリコンからなる導電性のフォーカスリング（補正リング）２４が配置されている。サセプタ１６およびサセプタ支持台１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。
【００２４】
サセプタ支持台１４の内部には、例えば円周上に冷媒室２８が設けられている。この冷媒室には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管３０ａ，３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によってサセプタ１６上の半導体ウエハＷの処理温度を制御することができる。
【００２５】
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック１８の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給される。
【００２６】
下部電極であるサセプタ１６の上方には、サセプタ１６と対向するように平行に上部電極３４が設けられている。そして、上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６と間の空間が、プラズマ処理を行うためのプラズマ処理空間Ｓとなる。上部電極３４は、下部電極であるサセプタ１６上の半導体ウエハＷと対向してプラズマ処理空間Ｓと接する面、つまり対向面を形成する。上部電極３４は、プラズマ処理空間Ｓに対面する部材の一例である。
【００２７】
この上部電極３４は、絶縁性遮蔽部材４２を介して、チャンバ１０の上部に支持されており、サセプタ１６との対向面を構成する。上部電極３４は、多数のガス吐出孔３７を有する電極板３６と、この電極板３６を着脱自在に支持し、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる水冷構造の電極支持体３８とによって構成されている。電極板３６は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体が好ましく、また、後述するようにレジストを強化する観点からはシリコン含有物質が好ましい。このような観点から、電極板３６はシリコンやＳｉＣで構成されるのが好ましい。電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からはガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。
【００２８】
電極支持体３８にはガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口６２が形成されており、このガス導入口６２にはガス供給管６４が接続され、ガス供給管６４には処理ガス供給源６６が接続されている。ガス供給管６４には、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６８および開閉バルブ７０が設けられている。そして、処理ガス供給源６６から、エッチングのための処理ガスとして、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフロロカーボンガス（ＣｘＦｙ）がガス供給管６４からガス拡散室４０に至り、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してシャワー状にプラズマ処理空間Ｓに吐出される。すなわち、上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
【００２９】
上記上部電極３４には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａを介して可変直流電源５０が電気的に接続されている。可変直流電源５０はバイポーラ電源であってもよい。この可変直流電源５０は、オン・オフスイッチ５２により給電のオン・オフが可能となっている。可変直流電源５０の極性および電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ５２のオン・オフはコントローラ（制御装置）５１により制御されるようになっている。
【００３０】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａは、後述する第１および第２の高周波電源からの高周波をトラップするためのものであり、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成される。
【００３１】
下部電極であるサセプタ１６には、整合器８７を介して第１の高周波電源８９が電気的に接続され、また、整合器８８を介して第２の高周波電源９０が接続されている。第１の高周波電源８９は、プラズマ生成用の高周波電力として、２７ＭＨｚ以上の周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を出力する。第１の高周波電源８９は、プラズマ処理空間Ｓに導入される処理ガスのプラズマを生成するための電磁エネルギーの供給を行うプラズマ生成機構の一例である。第２の高周波電源９０は、イオン引き込み用の高周波電力として、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数、例えば２ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００３２】
整合器８７，８８は、それぞれ第１および第２の高周波電源８９，９０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので、チャンバ１０内にプラズマが生成されている時に第１および第２の高周波電源８９，９０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００３３】
上部電極３４の上面には、上部電極３４の温度を調整する温度調整器１３４が設置されている。温度調整器１３４は、プラズマの生成中にプラズマ処理空間Ｓが過度に加熱されないように、上部電極３４を冷却する。また、温度調整器１３４は、プラズマの非生成中にプラズマ処理空間Ｓが過度に冷却されないように、上部電極３４を加熱する。具体的には、温度調整器１３４は、上部電極３４の上面に装着された伝熱シート１３６と、伝熱シート１３６上に設けられたヒータ１３８と、ヒータ１３８の上面に装着された伝熱シート１４０と、伝熱シート１４０上に設けられた冷却板１４２とを有する。
【００３４】
伝熱シート１３６は、上部電極３４とヒータ１３８との間で熱を授受する。
【００３５】
ヒータ１３８は、電流を流すことによってジュール熱により発熱する発熱部材である。ヒータ１３８は、プラズマの生成を行うためにプラズマ生成機構によって電磁エネルギーが供給される場合には、ＯＦＦ制御される。一方で、ヒータ１３８は、プラズマの生成を停止するためにプラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給が停止される場合には、ＯＮ制御される。ＯＮ制御されたヒータ１３８は、上部電極３４を加熱する。これにより、プラズマの非生成中にプラズマ処理空間Ｓが過度に冷却されることが防止される。なお、ヒータ１３８は、後述する制御部９５に接続されており、ヒータ１３８の動作は制御部９５により制御される。
【００３６】
伝熱シート１４０は、ヒータ１３８と冷却板１４２との間で熱を授受する。
【００３７】
冷却板１４２は、冷媒が通流可能な流路（図示せず）が内部に形成された板状の部材であり、冷媒の通流により上部電極３４を冷却する。これにより、プラズマの生成中にプラズマ処理空間Ｓが過度に加熱されることが防止される。冷媒としては、水やブラインなどが用いられる。
【００３８】
また、チャンバ１０の側壁には、上部電極３４の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の圧力調整室１５０が設けられている。圧力調整室１５０は、温度調整器１３４を囲む密閉空間Ｐを形成しており、密閉空間Ｐの熱伝達率を変動させるために圧力を調整する。つまり圧力調整室１５０の密閉空間Ｐは、温度調整器１３４と外側の大気の間に設けられており、その圧力を変更することで温度調整器１３４と大気との熱伝達率を変化させることができる。圧力調整室１５０は、密閉空間Ｐに気体を供給する給気部１５２と、密閉空間Ｐから気体を排出する排気部１５４と、給気部１５２と密閉空間Ｐとの間及び排気部１５４と密閉空間Ｐとの間にそれぞれ設けられた開閉弁１５６，１５８とを有する。
【００３９】
給気部１５２は、圧力調整室１５０の外部の雰囲気に連通する配管を有しており、配管を通じて圧力調整室１５０の密閉空間Ｐに外部の空気を供給することによって、密閉空間Ｐの圧力を大気圧に調整する。なお、給気部１５２に加圧ポンプを設置し、給気部１５２が加圧ポンプを用いて加圧された空気を密閉区間Ｐに供給してもよい。これによれば、密閉空間Ｐの圧力を大気圧まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００４０】
排気部１５４は、真空ポンプを有しており、真空ポンプを用いて圧力調整室１５０の密閉空間Ｐの内部の空気を排気することによって、密閉空間Ｐの圧力を大気圧よりも低い所定の真空圧に調整する。所定の真空圧に減圧された密閉空間Ｐの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率の値よりも低い値に変動する。例えば、所定の真空圧として１Ｔｏｒｒ未満まで減圧された密閉空間Ｐの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率の値よりも４５％低い値に変動する。換言すれば、所定の真空圧に調整された密閉空間Ｐは、大気圧に調整された密閉空間Ｐと比較して、温度調整器１３４から大気への放熱量を抑制することができる。なお、大気圧は、第１の圧力の一例であり、真空圧は、第１の圧力よりも低い第２の圧力の一例である。
【００４１】
開閉弁１５６は、給気部１５２から密閉空間Ｐへの空気の供給及び供給停止を切り替える。以下では、開閉弁１５６のことを「給気側開閉弁１５６」と適宜表記する。開閉弁１５８は、密閉区間Ｐから排気部１５４への空気の排出及び排出停止を切り替える。以下では、開閉弁１５８のことを「排気側開閉弁１５８」と適宜表記する。なお、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８は、制御部９５に接続されており、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８の開閉動作は制御部９５により制御される。
【００４２】
チャンバ１０の底部には排気口８０が設けられ、この排気口８０に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内を所望の真空度まで減圧可能となっている。また、チャンバ１０の側壁には半導体ウエハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能となっている。また、チャンバ１０の内壁に沿ってチャンバ１０にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１がチャンバ内壁を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周にも設けられている。チャンバ１０の底部のチャンバ内壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間には排気プレート８３が設けられている。デポシールド１１および排気プレート８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを好適に用いることができる。
【００４３】
デポシールド１１のチャンバ内壁を構成する部分のウエハＷとほぼ同じ高さ部分には、グランドにＤＣ的に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）９１が設けられており、これにより異常放電防止効果を発揮する。
【００４４】
プラズマエッチング装置の各構成部は、制御部（全体制御装置）９５に接続されて制御される構成となっている。また、制御部９５には、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース９６が接続されている。
【００４５】
さらに、制御部９５には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理を制御部９５の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマエッチング装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部９７が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部９７の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００４６】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース９６からの指示等にて任意のレシピを記憶部９７から呼び出して制御部９５に実行させることで、制御部９５の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。なお、本発明の実施の形態で述べるプラズマ処理装置（プラズマエッチング装置）は、この制御部９５を含むものとする。
【００４７】
例えば、制御部９５は、後述する温度制御方法を行うようにプラズマエッチング装置の各部を制御する。一例を挙げて説明すると、制御部９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して密閉空間Ｐの圧力を調整する。ここで、プラズマ生成機構とは、例えば、第１の高周波電源８９である。また、電磁エネルギーとは、例えば、第１の高周波電源８９によって出力されるプラズマ生成用の高周波電力である。
【００４８】
このように構成されるプラズマエッチング装置においてエッチング処理を行う際には、まず、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介してエッチング対象である半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入し、サセプタ１６上に載置する。そして、処理ガス供給源６６からエッチングのための処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してチャンバ１０内へ供給しつつ、排気装置８４によりチャンバ１０内を排気し、その中の圧力を例えば０．１〜１５０Ｐａの範囲内の設定値とする。ここで、処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができ、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフロロカーボンガス（ＣｘＦｙ）に代表されるハロゲン元素を含有するガスを好適に用いることができる。さらに、ＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスが含まれていてもよい。
【００４９】
このようにチャンバ１０内にエッチングガスを導入した状態で、下部電極であるサセプタ１６に、第１の高周波電源８９からプラズマ生成用の高周波電力を所定のパワーで印加するとともに、第２の高周波電源９０よりイオン引き込み用の高周波電力を所定のパワーで印加する。そして、可変直流電源５０から所定の直流電圧を上部電極３４に印加する。さらに、静電チャック１８のための直流電源２２から直流電圧を静電チャック１８の電極２０に印加して、半導体ウエハＷをサセプタ１６に固定する。
【００５０】
上部電極３４の電極板３６に形成されたガス吐出孔３７から吐出された処理ガスは、高周波電力により生じた上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６間のグロー放電中でプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの被処理面がエッチングされる。
【００５１】
次に、本実施形態の温度制御方法について説明する。図２は、本実施形態に係る温度制御方法のタイムチャートの一例を示す図である。
【００５２】
図２において、タイムチャート２０２は、第１の高周波電源８９による高周波電力の供給の開始及び停止を制御するための制御信号の各タイミング（ＯＮ，ＯＦＦのタイミング）の遷移を示している。また、タイムチャート２０４は、給気側開閉弁１５６を開閉制御するための制御信号の各タイミングの遷移を示している。また、タイムチャート２０６は、排気側開閉弁１５８を開閉制御するための制御信号の各タイミングの遷移を示している。なお、図２において、横軸は経過時間を示す。
【００５３】
本実施形態の温度制御方法では、制御部９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して密閉空間Ｐの圧力を調整する。具体的には、制御部９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて、圧力調整室１５０の開閉弁１５６，１５８の開閉を切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を調整する。ここで、プラズマ生成機構とは、例えば、第１の高周波電源８９である。また、電磁エネルギーとは、例えば、第１の高周波電源８９によって出力されるプラズマ生成用の高周波電力である。
【００５４】
例えば、制御部９５は、図２に示すように、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を開始するタイミング（ＯＮ）で、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８をそれぞれ「開」及び「閉」に切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を大気圧に調整する。大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率は、真空圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率よりも高い値に変動する。すると、プラズマの生成中に温度調整器１３４から密閉空間Ｐへの放熱が促進される。これにより、プラズマの生成中に上部電極３４を冷却する温度調整器１３４の冷却効率を向上することが可能となる。
【００５５】
一方、制御部９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）で、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８をそれぞれ「閉」及び「開」に切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整する。真空圧は、例えば１Ｔｏｒｒ未満の圧力である。真空圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率よりも低い値に変動する。すると、プラズマの非生成中に温度調整器１３４から密閉空間Ｐへの放熱が抑制される。特に、温度調整器１３４に含まれるヒータから密閉空間Ｐへの放熱が抑制される。これにより、プラズマの非生成中に上部電極３４を加熱する温度調整器１３４の加熱効率を向上することが可能となり、温度調整器１３４に含まれるヒータの消費電力を低減することも可能となる。
【００５６】
以上のように、本実施形態のプラズマエッチング装置及び温度制御方法によれば、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して密閉空間Ｐの圧力を調整する。このため、本実施形態のプラズマエッチング装置及び温度制御方法によれば、プラズマの生成中及び非生成中に密閉空間Ｐへの放熱量を適切に変更することができ、密閉空間Ｐにより囲まれる温度調整器１３４の加熱効率及び冷却効率を向上することが可能となる。結果として、プラズマの生成に伴う温度制御を効率化することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、圧力調整室１５０の開閉弁１５６，１５８の開閉を切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を調整する例を示したが、これには限られない。例えば、開度を段階的に調整可能な開閉弁１５６，１５８を設け、制御部９５が、開閉弁１５６，１５８の開閉を段階的に切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を調整することもできる。これによれば、プラズマの生成中及び非生成中に密閉空間Ｐへの放熱量を緻密に変更することができ、密閉空間Ｐにより囲まれる温度調整器１３４の加熱効率及び冷却効率をさらに向上することが可能となる。結果として、プラズマの生成に伴う温度制御をさらに効率化することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態では、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を開始するタイミング（ＯＮ）で、密閉空間Ｐの圧力を大気圧に調整し、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）で、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整する例を示したが、これには限られない。以下、本実施形態の温度制御方法の変形例について説明する。図３は、本実施形態に係る温度制御方法の変形例のタイムチャートの一例を示す図である。変形例に係る温度制御方法は、密閉空間Ｐの圧力を調整するタイミングが図２で説明した温度制御方法と異なる。
【００５９】
図３において、タイムチャート２１２は、第１の高周波電源８９による高周波電力の供給の開始及び停止を制御するための制御信号の各タイミング（ＯＮ，ＯＦＦのタイミング）の遷移を示している。また、タイムチャート２１４は、給気側開閉弁１５６を開閉制御するための制御信号の各タイミングの遷移を示している。また、タイムチャート２１６は、排気側開閉弁１５８を開閉制御するための制御信号の各タイミングの遷移を示している。なお、図３において、横軸は経過時間を示す。
【００６０】
変形例の温度制御方法では、制御部９５は、図３に示すように、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を開始するタイミング（ＯＮ）よりも前に、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８をそれぞれ「開」及び「閉」に切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を大気圧に調整する。大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率は、真空圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率よりも高い値に変動する。
【００６１】
一方、制御部９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）よりも後に、給気側開閉弁１５６及び排気側開閉弁１５８をそれぞれ「閉」及び「開」に切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整する。真空圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｐの熱伝達率よりも低い値に変動する。
【００６２】
変形例の温度制御方法によれば、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を開始するタイミング（ＯＮ）よりも前に、密閉空間Ｐの圧力を大気圧に調整し、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）よりも後に、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整する。このため、変形例の温度制御方法によれば、プラズマが生成されるタイミングよりも前に密閉空間Ｐへの放熱量を増大させ、プラズマの生成が停止されるタイミングから所定時間が経過するまで密閉空間Ｐへの放熱量を比較的に高い値に維持することができる。その結果、変形例の温度制御方法によれば、プラズマの生成中に温度調整器１３４から密閉空間Ｐへの放熱を効率良く行うことができ、温度調整器１３４の冷却効率をさらに向上することが可能となる。
【００６３】
なお、変形例の温度制御方法では、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）よりも後に、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整する例を示したが、これには限られない。例えば、プラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）で、密閉空間Ｐの圧力を真空圧に調整することもできる。
【００６４】
次に、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例１について説明する。図４は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例１の概略を示す図である。変形例１に係るプラズマエッチング装置は、温度調整器１３４、圧力調整室１５０及び制御部９５に代えて、温度調整器２３４、圧力調整室２５０及び制御部２９５を有する点が、図１で説明したプラズマエッチング装置と異なるだけであり、その他の構成は図１と同様である。したがって、図１で説明したプラズマエッチング装置と同様の構成については、説明を省略する。
【００６５】
図４に示すように、変形例１に係るプラズマエッチング装置において、チャンバ１０の側壁の外周面には、チャンバ１０の側壁の温度を調整する温度調整器２３４が設置されている。温度調整器２３４は、プラズマの非生成中にプラズマ処理空間Ｓが過度に冷却されないように、チャンバ１０の側壁を加熱する。温度調整器２３４は、電流を流すことによってジュール熱により発熱する発熱部材である。温度調整器２３４は、プラズマの生成を行うためにプラズマ生成機構によって電磁エネルギーが供給される場合には、ＯＦＦ制御される。一方で、温度調整器２３４は、プラズマの生成を停止するためにプラズマ生成機構によって電磁エネルギーの供給が停止される場合には、ＯＮ制御される。ＯＮ制御された温度調整器２３４は、チャンバ１０の側壁を過熱する。
【００６６】
また、チャンバ１０の側壁の外周面には、圧力調整室２５０が設けられている。圧力調整室２５０は、温度調整器２３４を囲む密閉空間Ｑを形成しており、密閉空間Ｑの熱伝達率を変動させる圧力を調整する。圧力調整室２５０は、密閉空間Ｑに気体を供給する給気部２５２と、密閉空間Ｑから気体を排出する排気部２５４と、給気部２５２と密閉空間Ｑとの間並びに排気部２５４と密閉空間Ｑとの間にそれぞれ設けられた開閉弁２５６，２５８とを有する。
【００６７】
給気部２５２は、圧力調整室２５０の外部の雰囲気に連通する配管を有しており、配管を通じて圧力調整室２５０の密閉空間Ｑに外部の空気を供給することによって、密閉空間Ｑの圧力を大気圧に調整する。なお、給気部２５２に加圧ポンプを設置し、給気部２５２が加圧ポンプを用いて加圧された空気を密閉区間Ｑに供給してもよい。これによれば、密閉空間Ｑの圧力を大気圧まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００６８】
排気部２５４は、真空ポンプを有しており、真空ポンプを用いて圧力調整室２５０の密閉空間Ｑの内部の空気を排気することによって、密閉空間Ｑの圧力を大気圧よりも低い所定の真空圧に調整する。所定の真空圧に減圧された密閉空間Ｑの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率の値よりも低い値に変動する。例えば、所定の真空圧として１Ｔｏｒｒ未満まで減圧された密閉空間Ｑの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率の値よりも４５％低い値に変動する。換言すれば、所定の真空圧に調整された密閉空間Ｑは、大気圧に調整された密閉空間Ｑと比較して、温度調整器２３４から大気への放熱量を抑制することができる。なお、大気圧は、第１の圧力の一例であり、真空圧は、第１の圧力よりも低い第２の圧力の一例である。
【００６９】
開閉弁２５６は、給気部２５２から密閉空間Ｑへの空気の供給及び供給停止を切り替える。以下では、開閉弁２５６のことを「給気側開閉弁２５６」と適宜表記する。開閉弁２５８は、密閉区間Ｑから排気部２５４への空気の排出及び排出停止を切り替える。以下では、開閉弁２５８のことを「排気側開閉弁２５８」と適宜表記する。なお、給気側開閉弁２５６及び排気側開閉弁２５８は、制御部２９５に接続されており、給気側開閉弁２５６及び２５８の開閉動作は制御部２９５により制御される。
【００７０】
制御部２９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室２５０を制御して密閉空間Ｑの圧力を調整する。具体的には、制御部２９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて、給気側開閉弁２５６及び排気側開閉弁２５８の開閉を切り替えることによって、密閉空間Ｐの圧力を調整する。ここで、プラズマ生成機構とは、例えば、第１の高周波電源８９である。また、電磁エネルギーとは、例えば、第１の高周波電源８９によって出力されるプラズマ生成用の高周波電力である。
【００７１】
例えば、制御部２９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を開始するタイミング（ＯＮ）で、給気側開閉弁２５６及び排気側開閉弁２５８をそれぞれ「開」及び「閉」に切り替えることによって、密閉空間Ｑの圧力を大気圧に調整する。大気圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率は、真空圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率よりも高い値に変動する。すると、プラズマの生成中に温度調整器２３４から密閉空間Ｑへの放熱が促進される。これにより、プラズマの生成中にチャンバ１０の側壁の冷却効率を向上することが可能となる。
【００７２】
一方、制御部２９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）で、給気側開閉弁２５６及び排気側開閉弁２５８をそれぞれ「閉」及び「開」に切り替えることによって、密閉空間Ｑの圧力を真空圧に調整する。真空圧は、例えば１Ｔｏｒｒ未満の圧力である。真空圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率は、大気圧に調整された密閉空間Ｑの熱伝達率よりも低い値に変動する。すると、プラズマの非生成中に温度調整器２３４から密閉空間Ｑへの放熱が抑制される。特に、温度調整器２３４に含まれるヒータから密閉空間Ｑへの放熱が抑制される。これにより、プラズマの非生成中にチャンバ１０の側壁を加熱する温度調整器２３４の加熱効率を向上することが可能となり、温度調整器２３４に含まれるヒータの消費電力を低減することも可能となる。
【００７３】
変形例１のプラズマエッチング装置によれば、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室２５０を制御して密閉空間Ｑの圧力を調整する。このため、変形例１のプラズマエッチング装置によれば、プラズマの生成中及び非生成中に密閉空間Ｑへの放熱量を適切に変更することができ、密閉空間Ｑにより囲まれる温度調整器２３４の加熱効率を向上することが可能となる。結果として、プラズマの生成に伴う温度制御を効率化することが可能となる。
【００７４】
次に、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例２について説明する。図５は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の変形例２の概略を示す図である。変形例２に係るプラズマエッチング装置は、圧力調整室１５０の構造及び制御部９５の処理内容が図１で説明したプラズマエッチング装置と異なるだけであり、その他の構成は図１と同様である。したがって、図１で説明したプラズマエッチング装置と同様の構成については、説明を省略する。
【００７５】
図５に示すように、変形例２に係るプラズマエッチング装置において、圧力調整室１５０は、温度調整器１３４を囲む密閉空間Ｐを円筒状の隔壁１５０ａにより区分して得られた２つの小空間Ｐ１，Ｐ２を有する。小空間Ｐ１は、温度調整器１３４の中央部に対応する領域に配置された空間である。小空間Ｐ２は、温度調整器１３４の周辺部に対応する領域に配置された空間であり、小空間Ｐ１を囲繞している。
【００７６】
また、圧力調整室１５０は、小空間Ｐ１に気体を供給する給気部１５２ａと、小空間Ｐ２から気体を排出する排気部１５４ａと、給気部１５２ａと小空間Ｐ１との間並びに排気部１５４ａと小空間Ｐ１との間にそれぞれ設けられた開閉弁１５６ａ，１５８ａとを有する。また、圧力調整室１５０は、小空間Ｐ２に気体を供給する給気部１５２ｂと、小空間Ｐ２から気体を排出する排気部１５４ｂと、給気部１５２ｂと小空間Ｐ２との間並びに排気部１５４ｂと小空間Ｐ２との間にそれぞれ設けられた開閉弁１５６ｂ，１５８ｂとを有する。
【００７７】
給気部１５２ａは、圧力調整室１５０の外部の雰囲気に連通する配管を有しており、配管を通じて圧力調整室１５０の小空間Ｐ１に外部の空気を供給することによって、小空間Ｐ１の圧力を大気圧に調整する。なお、給気部１５２ａに加圧ポンプを設置し、給気部１５２ａが加圧ポンプを用いて加圧された空気を小空間Ｐ１に供給してもよい。これによれば、小空間Ｐ１の圧力を大気圧まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００７８】
排気部１５４ａは、真空ポンプを有しており、真空ポンプを用いて圧力調整室１５０の小空間Ｐ１の内部の空気を排気することによって、小空間Ｐ１の圧力を大気圧よりも低い所定の真空圧に調整する。所定の真空圧に減圧された小空間Ｐ１の熱伝達率は、大気圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率の値よりも低い値に変動する。例えば、所定の真空圧として１Ｔｏｒｒ未満まで減圧された小空間Ｐ１の熱伝達率は、大気圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率の値よりも４５％低い値に変動する。換言すれば、所定の真空圧に調整された小空間Ｐ１は、大気圧に調整された小空間Ｐ１と比較して、温度調整器１３４から大気への放熱量を抑制することができる。なお、大気圧は、第１の圧力の一例であり、真空圧は、第１の圧力よりも低い第２の圧力の一例である。
【００７９】
開閉弁１５６ａは、給気部１５２ａから小空間Ｐ１への空気の供給及び供給停止を切り替える。以下では、開閉弁１５６ａのことを「給気側開閉弁１５６ａ」と適宜表記する。開閉弁１５８ａは、小空間Ｐ１から排気部１５４ａへの空気の排出及び排出停止を切り替える。以下では、開閉弁１５８ａのことを「排気側開閉弁１５８ａ」と適宜表記する。なお、給気側開閉弁１５６ａ及び排気側開閉弁１５８ａは、制御部９５に接続されており、給気側開閉弁１５６ａ及び排気側開閉弁１５８ａの開閉動作は制御部９５により制御される。
【００８０】
給気部１５２ｂは、圧力調整室１５０の外部の雰囲気に連通する配管を有しており、配管を通じて圧力調整室１５０の小空間Ｐ２に外部の空気を供給することによって、小空間Ｐ２の圧力を大気圧に調整する。なお、給気部１５２ｂに加圧ポンプを設置し、給気部１５２ｂが加圧ポンプを用いて加圧された空気を小空間Ｐ２に供給してもよい。これによれば、小空間Ｐ２の圧力を大気圧まで迅速に上昇させることが可能となる。
【００８１】
排気部１５４ｂは、真空ポンプを有しており、真空ポンプを用いて圧力調整室１５０の小空間Ｐ２の内部の空気を排気することによって、小空間Ｐ２の圧力を大気圧よりも低い所定の真空圧に調整する。所定の真空圧に減圧された小空間Ｐ２の熱伝達率は、大気圧に調整された小空間Ｐ２の熱伝達率の値よりも低い値に変動する。例えば、所定の真空圧として１Ｔｏｒｒ未満まで減圧された小空間Ｐ２の熱伝達率は、大気圧に調整された小空間Ｐ２の熱伝達率の値よりも４５％低い値に変動する。換言すれば、所定の真空圧に調整された小空間Ｐ２は、大気圧に調整された小空間Ｐ２と比較して、温度調整器１３４から大気への放熱量を抑制することができる。なお、大気圧は、第１の圧力の一例であり、真空圧は、第１の圧力よりも低い第２の圧力の一例である。
【００８２】
開閉弁１５６ｂは、給気部１５２ｂから小空間Ｐ２への空気の供給及び供給停止を切り替える。以下では、開閉弁１５６ｂのことを「給気側開閉弁１５６ｂ」と適宜表記する。開閉弁１５８ｂは、小空間Ｐ２から排気部１５４ｂへの空気の排出及び排出停止を切り替える。以下では、開閉弁１５８ｂのことを「排気側開閉弁１５８ｂ」と適宜表記する。なお、給気側開閉弁１５６ｂ及び排気側開閉弁１５８ｂは、制御部９５に接続されており、給気側開閉弁１５６ｂ及び排気側開閉弁１５８ｂの開閉動作は制御部９５により制御される。
【００８３】
制御部９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して、密閉空間Ｐの小空間ごとに密閉空間Ｐの圧力を個別に調整する。具体的には、制御部９５は、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて、給気側開閉弁１５６ａ、排気側開閉弁１５８ａ、給気側開閉弁１５６ｂ及び排気側開閉弁１５８ｂの開閉を切り替えることによって、密閉空間Ｐの小空間ごとに密閉空間Ｐの圧力を個別に調整する。ここで、プラズマ生成機構とは、例えば、第１の高周波電源８９である。また、電磁エネルギーとは、例えば、第１の高周波電源８９によって出力されるプラズマ生成用の高周波電力である。
【００８４】
例えば、制御部９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を開始するタイミング（ＯＮ）で、給気側開閉弁１５６ａ及び排気側開閉弁１５８ａをそれぞれ「開」及び「閉」に切り替えることによって、小空間Ｐ１の圧力を大気圧に調整する。大気圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率は、真空圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率よりも高い値に変動する。すると、プラズマの生成中に温度調整器１３４の中央部から小空間Ｐ１への放熱が促進される。これにより、プラズマの生成中に上部電極３４の中央部を冷却する温度調整器１３４の冷却効率を向上することが可能となる。
【００８５】
一方、制御部９５は、第１の高周波電源８９によって高周波電力の供給を停止するタイミング（ＯＦＦ）で、給気側開閉弁１５６ａ及び排気側開閉弁１５８ａをそれぞれ「閉」及び「開」に切り替えることによって、小空間Ｐ１の圧力を真空圧に調整する。真空圧は、例えば１Ｔｏｒｒ未満の圧力である。真空圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率は、大気圧に調整された小空間Ｐ１の熱伝達率よりも低い値に変動する。すると、プラズマの非生成中に温度調整器１３４の中央部から小空間Ｐ１への放熱が抑制される。特に、温度調整器１３４に含まれるヒータから小空間Ｐ１への放熱が抑制される。これにより、プラズマの非生成中に上部電極３４の中央部を加熱する温度調整器１３４の加熱効率を向上することが可能となり、温度調整器１３４に含まれるヒータの消費電力を低減することも可能となる。同様に小空間Ｐ２についても、制御部９５は、給気側開閉弁１５６ｂ及び排気側開閉弁１５８ｂを調整することで小空間Ｐ２についての圧力を調整することができる。
【００８６】
変形例２のプラズマエッチング装置によれば、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して、密閉空間Ｐの小空間ごとに密閉空間Ｐの圧力を個別に調整する。このため、変形例２のプラズマエッチング装置によれば、プラズマの生成中及び非生成中に密閉空間Ｐの小空間ごとに放熱量を変更することができ、密閉空間Ｐにより囲まれる温度調整器１３４の中央部の加熱／冷却効率と温度調整器１３４の周辺部の加熱／冷却効率とを個別に向上することが可能となる。結果として、プラズマの生成に伴う温度制御をより効率化することが可能となる。また、変形例２では、プラズマによって加熱され易い温度調整器１３４の中央部の冷却効率を局所的に向上することが可能となるので、温度調整器１３４により冷却される上部電極３４の温度分布を均一化することができる。
【００８７】
上述してきたように、本実施形態のプラズマエッチング装置及び温度制御方法によれば、プラズマ生成機構によって行われる電磁エネルギーの供給及び非供給の切り替えのタイミングに応じて圧力調整室１５０を制御して密閉空間Ｐの圧力を調整する。このため、本実施形態のプラズマエッチング装置及び温度制御方法によれば、プラズマの生成中及び非生成中に密閉空間Ｐへの放熱量を適切に変更することができ、密閉空間Ｐにより囲まれる温度調整器１３４の加熱効率及び冷却効率を向上することが可能となる。結果として、プラズマの生成に伴う温度制御を効率化することが可能となる。
【００８８】
また、以上の説明では、プラズマエッチング装置を例に説明したが、他のプラズマを用いて半導体基板を処理する装置にも適用可能である。例えばプラズマ成膜装置が挙げられる。
【符号の説明】
【００８９】
１０  チャンバ（処理容器）
３４  上部電極
８９  第１の高周波電源
９５、２９５  制御部
１３４、２３４  温度調整器（温度調整機構）
１５０、２５０  圧力調整室
１５２、１５２ａ、１５２ｂ、２５２  給気部
１５４、１５４ａ、１５４ｂ、２５４  排気部
１５６、１５６ａ、１５６ｂ、１５８、１５８ａ、１５８ｂ、２５６、２５８  開閉弁
Ｓ  プラズマ処理空間
Ｐ１、Ｐ２  小空間
【図１】
2014075281.tif 000003
【図２】
2014075281.tif 000004
【図３】
2014075281.tif 000005
【図４】
2014075281.tif 000006
【図５】
2014075281.tif 000007