(57)【要約】【課題】プラズマ状態の変化を抑制することが可能なプラズマ発生装置を提供すること。【解決手段】一実施形態のプラズマ発生装置は、高周波電力を発生させる高周波電源と、前記高周波電源に接続され、内部に冷却水を流通可能な中空管により形成されたプラズマ生成用電極と、前記プラズマ生成用電極の内部の前記冷却水の導電率を測定する導電率計と、前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率に基づいて、前記高周波電源の出力を制御する制御部とを有する。【選択図】図６
2018060628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を発生させる高周波電源と、
前記高周波電源に接続され、内部に冷却水を流通可能な中空管により形成されたプラズマ生成用電極と、
前記プラズマ生成用電極の内部の前記冷却水の導電率を測定する導電率計と、
前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率に基づいて、前記高周波電源の出力を制御する制御部と
を有する、
プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率が所定値よりも大きい場合、前記高周波電源の出力が大きくなるように制御し、
前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率が所定値よりも小さい場合、前記高周波電源の出力が小さくなるように制御する、
請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
警報音を発する警報器を更に有し、
制御部は、前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率に基づいて、前記警報器が警報音を発するか否かを制御する、
請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却水の導電率が前記所定値を含む所定範囲内に含まれていない場合、警報音を発するように前記警報器を制御する、
請求項３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記導電率計は、前記プラズマ生成用電極の内部に供給される前記冷却水の流路に設けられている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記プラズマ生成用電極は、コイル状に形成されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
処理室と、
前記処理室の内部に設けられ、上面に基板を載置可能な載置部と、
前記載置部の上方に設けられ、前記載置部の前記上面に処理ガスを供給可能な処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部により供給される前記処理ガスを活性化させるプラズマ発生装置と、
を備え、
前記プラズマ発生装置は、
高周波電力を発生させる高周波電源と、
前記高周波電源に接続され、内部に冷却水を流通可能な中空管により形成されたプラズマ生成用電極と、
前記プラズマ生成用電極の内部の前記冷却水の導電率を測定する導電率計と、
前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率に基づいて、前記高周波電源の出力を制御する制御部と
を有する、
プラズマ処理装置。
【請求項８】
内部に冷却水を流通可能な中空管により形成されたプラズマ生成用電極に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させるプラズマ発生装置の制御方法であって、
前記プラズマ生成用電極の内部の前記冷却水の導電率を測定するステップと
測定した前記冷却水の導電率に基づいて、前記高周波電力を制御するステップと、
を有する、
プラズマ発生装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生装置、プラズマ処理装置及びプラズマ発生装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、処理室の外部に配置された螺旋状のコイル電極に高周波電力を供給することにより、処理室内に磁界を発生させて、処理室の内部にプラズマを生成する誘導結合形のプラズマ発生装置が知られている。
【０００３】
このようなプラズマ発生装置では、コイル電極を銅製の中空管により形成し、中空管の内部に冷却水を循環させることで、コイル電極へ供給される高周波電力によりコイル電極が高温に加熱されることを防止している（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６５３４５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のプラズマ発生装置では、中空管の内部に循環させる冷却水の導電率が変化すると、コイル電極のインピーダンスが変動し、処理室の内部に生成されるプラズマ状態が変化する。プラズマ状態が変化すると、処理室の内部において行われる成膜やエッチング等の処理結果に影響を与える。
【０００６】
そこで、本発明の一態様では、プラズマ状態の変化を抑制することが可能なプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプラズマ発生装置は、高周波電力を発生させる高周波電源と、前記高周波電源に接続され、内部に冷却水を流通可能な中空管により形成されたプラズマ生成用電極と、前記プラズマ生成用電極の内部の前記冷却水の導電率を測定する導電率計と、前記導電率計により測定される前記冷却水の導電率に基づいて、前記高周波電源の出力を制御する制御部とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示のプラズマ発生装置によれば、プラズマ状態の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略断面図
【図２】図１のプラズマ処理装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図
【図３】図１のプラズマ処理装置の真空容器内の構成を示す概略平面図
【図４】図１のプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図
【図５】図１のプラズマ処理装置の別の概略断面図
【図６】図１のプラズマ処理装置に設けられるプラズマ発生装置を示す概略断面図
【図７】図１のプラズマ処理装置の制御装置の機能構成図
【図８】本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の制御方法を示すフローチャート
【図９】高周波電源の出力と冷却水の導電率と膜厚との関係の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
（プラズマ処理装置）
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略縦断面図である。図２は、図１のプラズマ処理装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。図３は、図１のプラズマ処理装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。なお、図２及び図３では、説明の便宜上、天板の図示を省略している。
【００１２】
図１から図３までを参照すると、プラズマ処理装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は、内部に収容した基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）の表面に成膜処理やエッチング処理を行うための処理室である。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
【００１３】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、下端が回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１４】
回転テーブル２の上面には、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）のウエハＷを載置可能な円形状の凹部２４（図３）が設けられている。なお、図３には、便宜上、１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の上面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
【００１５】
回転テーブル２の上方には、それぞれ例えば石英からなる反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、反応ガスノズル３３及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（図３の矢印Ａで示す方向）に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、反応ガスノズル３３、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。反応ガスノズル３１、３２、３３は、それぞれの基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することで、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、反応ガスノズル３１、３２、３３は、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。また、分離ガスノズル４１、４２は、それぞれの基端部であるガス導入ポート４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、分離ガスノズル４１、４２は、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。
【００１６】
本実施形態においては、反応ガスノズル３１は、配管１１０及び流量制御器１２０等を介して、第１の反応ガス供給源１３０に接続されている。反応ガスノズル３２は、配管１１１及び流量制御器１２１等を介して、第２の反応ガス供給源１３１に接続されている。更に、反応ガスノズル３３は、配管１１２及び流量制御器１２２等を介して、第３の反応ガス供給源１３２に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御器等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガス、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを用いることができる。本実施形態では、Ｎ２ガスを用いる場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
反応ガスノズル３１、３２、３３には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３５が、反応ガスノズル３１、３２、３３の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。これにより、反応ガスノズル３１、３２、３３から第１の反応ガス、第２の反応ガス、第３の反応ガスを回転テーブル２の上面に供給可能となっている。
【００１８】
反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を生成する第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、成膜される膜を構成する。反応ガスノズル３３の下方領域は、第２の処理領域Ｐ２において生成した反応生成物（膜）に第３の反応ガスを供給し、反応生成物を改質する第３の処理領域Ｐ３となる。
【００１９】
第３の処理領域Ｐ３の上方には、プラズマ発生装置８０が設けられている。図３において、プラズマ発生装置８０は、破線で簡略化して示されている。プラズマ発生装置８０の詳細については後述する。
【００２０】
なお、第１の反応ガスは、種々のガスであってよいが、成膜される膜の原料となる原料ガスが選択される。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する場合には、例えば有機アミノシラン等のシリコン含有ガスが選択される。例えば、金属酸化膜を成膜する場合には、金属酸化膜の金属元素を含む反応ガスが選択される。例えば、金属酸化膜の一種である酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を成膜する場合には、チタン（Ｔｉ）を含むＴｉＣｌ４等のガスが選択される。
【００２１】
また、第２の反応ガスには、第１の反応ガスと反応して反応生成物を生成し得る反応ガスであれば、種々の反応ガスを用いることができる。例えば、ＳｉＯ２膜、金属酸化膜等の酸化膜を成膜する場合には酸化ガスが選択される。例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、金属窒化膜等の窒化膜を成膜する場合には窒化ガスが選択される。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜する場合にはＯ３等のガスが選択され、ＴｉＯ２膜を成膜する場合にはＨ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等のガスが選択され、ＳｉＮ膜、ＴｉＮ膜を成膜する場合にはＮＨ３等のガスが選択される。
【００２２】
また、第３の反応ガスには、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが反応して生成される反応生成物内の元素を再配列させ、反応生成物による膜を緻密化（高密度化）させることが可能な種々の改質ガスを用いることができる。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜する場合には、Ａｒガスや、ＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスが選択される。
【００２３】
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄ１、Ｄ２（図３）を構成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【００２４】
図４は、図１のプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図である。図５は、図１のプラズマ処理装置の別の概略断面図である。
【００２５】
図４に示されるように、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４と、天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、溝部４３に分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、高い天井面４５の下方の右側の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、高い天井面４５の下方の左側の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられる。反応ガスノズル３１、３２、３３には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３５が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００２６】
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈが、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００２７】
天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈからＮ２ガスが供給されると、Ｎ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、Ｎ２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【００２８】
なお、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガス（Ｎ２ガス）の供給量などを考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
【００２９】
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。
【００３０】
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００３１】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては、図５に示されるように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されている。これに対し、容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示されるように、例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域Ｅと記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２及び第３の処理領域Ｐ２、Ｐ３に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示されるように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示されるように、それぞれ排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。また、真空ポンプ６４０と排気管６３０との間に、圧力制御器６５０が設けられる。
【００３２】
なお、図２及び図３に示されるように、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間に分離空間Ｈは設けられていないが、図３においては、プラズマ発生装置８０として示された領域に、回転テーブル２上の空間を仕切る筐体が設けられる。筐体は、プラズマ発生装置８０の搭載領域ともなる。なお、この点の詳細については後述する。
【００３３】
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるように、加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。これにより、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１、第２の排気領域Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑制できる。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂとを備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【００３４】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そして、ケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また、真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは、例えば石英で作製することができる。
【００３５】
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域の側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。隙間５０は、分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、隙間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、隙間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
【００３６】
さらに、真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４は、搬送口１５と対向する位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。このため、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００３７】
次に、プラズマ発生装置８０について説明する。図６は、図１のプラズマ処理装置に設けられるプラズマ発生装置を示す概略断面図である。
【００３８】
図６に示されるように、プラズマ発生装置８０は、高周波透過性の材料により形成され、上面から窪んだ凹部を有し、フレーム部材８１と、ファラデー遮蔽板８２と、絶縁板８３と、アンテナ８４とを備える。フレーム部材８１は、天板１１に形成された開口部１１ａに嵌め込まれている。ファラデー遮蔽板８２は、フレーム部材８１の凹部内に収容され、上部が開口した略箱状の形状を有する。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２の底面上に配置されている。アンテナ８４は、絶縁板８３の上方に支持され、略八角形の上面形状を有するコイル状に形成されている。
【００３９】
フレーム部材８１の下面は、真空容器１内の回転テーブル２に対向しており、下面の外周には全周に亘って下方に（回転テーブル２に向かって）突起する突起部８１ａが設けられている。突起部８１ａの下面は、回転テーブル２の上面に近接しており、突起部８１ａと、回転テーブル２の上面と、フレーム部材８１の下面とにより回転テーブル２の上方に空間（以下、第３の処理領域Ｐ３）が画成されている。なお、突起部８１ａの下面と回転テーブル２の上面との間隔は、分離空間Ｈ（図５）における天井面４４の回転テーブル２の上面に対する高さｈ１とほぼ同じであってよい。
【００４０】
また、第３の処理領域Ｐ３には、図示は省略するが、突起部８１ａを貫通した反応ガスノズル３３が延びている。反応ガスノズル３３には、図３に示されるように、第３の反応ガスが充填される第３の反応ガス供給源１３２が、流量制御器１２２を介して配管１１２により接続されている。流量制御器１２２により流量の制御された第３の反応ガスが、第３の処理領域Ｐ３に供給される。
【００４１】
ファラデー遮蔽板８２は、金属等の導電性材料により形成され、図示は省略するが接地されている。ファラデー遮蔽板８２の底部には、図示しない複数のスリットが形成されており、各スリットは、略八角形の平面形状を有するアンテナ８４の対応する辺とほぼ直交するように延びている。
【００４２】
絶縁板８３は、例えば石英ガラスにより作製され、ファラデー遮蔽板８２の底面よりも僅かに小さい大きさを有し、ファラデー遮蔽板８２の底面に載置される。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２とアンテナ８４とを絶縁する一方、アンテナ８４から放射される高周波を下方へ透過させる。
【００４３】
アンテナ８４は、平面形状が略八角形となるように銅製の中空管を例えば３重に巻き回すことによりコイル状に形成される。中空管の内部には、冷却水が流通可能となっている。そして、中空管の内部に冷却水を循環させることにより、アンテナ８４へ供給される高周波によりアンテナ８４が高温に加熱されるのを防止できる。また、アンテナ８４には、Ｌ字部８４ａが設けられている。
【００４４】
Ｌ字部８４ａの先端には、中空管の内部に冷却水を供給するための冷却水供給管８６が接続されている。また、冷却水供給管８６の流路には、冷却水供給管８６の内部を流通する冷却水の導電率を測定する導電率計８７が設けられている。導電率計８７は、制御装置１００に接続されている。
【００４５】
また、Ｌ字部８４ａには、Ｌ字部８４ｂ、マッチングボックス８８及び同軸ケーブル８９を介して高周波電源９０が接続されている。高周波電源９０は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生することができる。高周波電源９０は、制御装置１００に接続されている。
【００４６】
このような構成を有するプラズマ発生装置８０によれば、マッチングボックス８８を介して高周波電源９０からアンテナ８４に高周波電力を供給すると、アンテナ８４により電磁界が発生する。電磁界のうちの電界成分は、ファラデー遮蔽板８２により遮蔽されるため、下方へ伝播することはできない。一方、磁界成分はファラデー遮蔽板８２の複数のスリットを通して第３の処理領域Ｐ３内へ伝播する。磁界成分により、反応ガスノズル３３から所定の流量比で第３の処理領域Ｐ３に供給される第３の反応ガスが活性化される。
【００４７】
また、本実施形態によるプラズマ処理装置には、図１、図３及び図６に示されるように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御装置１００が設けられている。制御装置１００のメモリ内には、制御装置１００の制御の下に、後述するプラズマ発生装置８０の制御方法をプラズマ発生装置８０に実施させるプログラムが格納されている。プログラムはプラズマ発生装置８０の制御方法を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の媒体に記憶されている。媒体に記憶されたプログラムは、所定の読み取り装置により制御装置１００へ読み込まれ、制御装置１００内にインストールされる。
【００４８】
また、制御装置１００は、導電率計８７により測定される冷却水の導電率に基づいて、高周波電源９０の出力を制御する。具体的には、制御装置１００は、導電率計８７により測定される冷却水の導電率が所定値よりも大きい場合、高周波電源９０の出力が大きくなるように制御する。これに対し、制御装置１００は、導電率計８７により測定される冷却水の導電率が所定値よりも小さい場合、高周波電源９０の出力が小さくなるように制御する。これにより、中空管の内部に循環させる冷却水の導電率が変動した場合であっても、冷却水の導電率の変化に追従して高周波電源９０の出力を制御できる。このため、冷却水の導電率の変動によるプラズマ状態の変化を抑制することができる。その結果、真空容器１の内部において行われる成膜やエッチング等の処理の安定性が向上する。
【００４９】
次に、制御装置１００の機能構成の一例について説明する。図７は、図１のプラズマ処理装置の制御装置の機能構成図である。
【００５０】
図７に示されるように、制御装置１００は、導電率取得部１０１と、判定部１０２と、記憶部１０３と、警報制御部１０４と、演算部１０５と、電源制御部１０６とを有し、これらの機能は、例えばマイクロコンピュータ等のＣＰＵにより実現される。
【００５１】
導電率取得部１０１は、導電率計８７が測定した冷却水の導電率を取得する。
【００５２】
判定部１０２は、導電率取得部１０１が取得した冷却水の導電率が安全範囲内に含まれているか否かを判定する。安全範囲は、予め記憶部１０３に記憶されており、予備実験等により定めることができ、例えば２ｍＳ／ｍ（ミリジーメンス毎メートル）〜１５ｍＳ／ｍとすることができる。また、判定部１０２は、冷却水の導電率が基準値よりも大きいか否かを判定すると共に、冷却水の導電率が基準値よりも小さいか否かを判定する。基準値は、予め記憶部１０３に記憶されており、安全範囲内に含まれる所定の値とすることができる。
【００５３】
記憶部１０３は、各種の判定に用いられる値、例えば安全範囲、基準値を記憶する。
【００５４】
警報制御部１０４は、判定部１０２の判定結果に基づいて、警報器が警報音を発するように警報器の動作を制御する。
【００５５】
演算部１０５は、導電率取得部１０１が取得した冷却水の導電率に基づいて、高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値を算出する。
【００５６】
電源制御部１０６は、高周波電源９０の動作を制御する。
【００５７】
（プラズマ発生装置の制御方法）
次に、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の制御方法について説明する。図８は、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の制御方法を示すフローチャートである。図９は、高周波電源の出力と冷却水の導電率と膜厚との関係の一例を示す図である。
【００５８】
まず、導電率取得部１０１は、導電率計８７が測定した冷却水の導電率を取得する（ステップＳ１）。
【００５９】
続いて、判定部１０２は、導電率取得部１０１がステップＳ１において取得した冷却水の導電率が安全範囲内に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００６０】
ステップＳ２において、判定部１０２が冷却水の導電率が安全範囲内に含まれていないと判定した場合、警報制御部１０４は、図示しない警報器が警報音を発するように警報器の動作を制御し（ステップＳ３）、終了する。また、警報制御部１０４は、図示しない表示器が異常情報を表示するように制御してもよく、処理中のプラズマ処理の停止、又は、次以降のウエハＷに対するプラズマ処理を停止するようにプラズマ処理装置の各部を制御してもよい。
【００６１】
ステップＳ２において、判定部１０２が冷却水の導電率が安全範囲内に含まれている判定した場合、判定部１０２は、冷却水の導電率が基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００６２】
ステップＳ４において、判定部１０２が冷却水の導電率が基準値よりも大きいと判定した場合、演算部１０５は、導電率取得部１０１がステップＳ１において取得した冷却水の導電率に基づいて、高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値を算出する（ステップＳ５）。そして、電源制御部１０６は、ステップＳ５において算出された電力を出力するように高周波電源９０を制御し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻る。具体的には、演算部１０５は、下記の数式（１）により、高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値を算出し、算出された電力値（計算電力値）を出力するように高周波電源９０の動作を制御する。
【００６３】
計算電力値＝設定電力値＋α×｜導電率−基準値｜      （１）
なお、設定電力値はオペレータ等がレシピ等として入力する電力値である。また、αは例えば図９に示されるように、高周波電源９０の出力と冷却水の導電率と膜厚との関係を示すグラフから算出される係数である。また、｜導電率−基準値｜は、導電率計により測定された冷却水の導電率と基準値との差の絶対値である。図９において、横軸は高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値（ＲＦ  ｐｏｗｅｒ）を示し、縦軸は膜厚を示している。また、図９において、導電率が基準値である場合を実線で示し、導電率が基準値よりも大きい場合を破線で示し、導電率が基準値よりも小さい場合を一点鎖線で示している。このとき、αは下記の数式（２）により算出される。
【００６４】
α＝（Ｐ１−Ｐ０）／（σ１−σ０）      （２）
なお、σ０は基準値の導電率を示し、σ１は導電率計８７により測定された導電率を示している。また、Ｐ０は導電率がσ０であるときに設定膜厚が得られる電力値であり、Ｐ１は導電率がσ１であるときに設定膜厚が得られる電力値である。
【００６５】
ステップＳ４において、判定部１０２が冷却水の導電率が基準値以下であると判定した場合、判定部１０２は、冷却水の導電率が基準値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００６６】
ステップＳ７において、判定部１０２が冷却水の導電率が基準値よりも小さいと判定した場合、演算部１０５は、導電率取得部１０１がステップＳ１において取得した冷却水の導電率に基づいて、高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値を算出する（ステップＳ８）。そして、電源制御部１０６は、ステップＳ８において算出された電力を出力するように高周波電源９０を制御し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻る。具体的には、演算部１０５は、下記の数式（３）により、高周波電源９０からアンテナ８４に出力する電力値を算出し、算出された電力値（計算電力値）を出力するように高周波電源９０の動作を制御する。
【００６７】
計算電力値＝設定電力値−α×｜導電率−基準値｜      （３）
なお、設定電力値はオペレータ等がレシピ等として入力する電力値である。また、αは例えば図９に示されるように、高周波電源９０の出力と冷却水の導電率と膜厚との関係を示すグラフから算出される係数である。また、｜導電率−基準値｜は、導電率計により測定された冷却水の導電率と基準値との差の絶対値である。
【００６８】
ステップＳ７において、判定部１０２が冷却水の導電率が基準値よりも小さくない、即ち、基準値と等しい導電率であると判定した場合、電源制御部１０６は、設定電力値を出力するように高周波電源９０を制御し（ステップＳ９）、ステップＳ１へ戻る。
【００６９】
このように、本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の制御方法では、アンテナ８４の中空管の内部の冷却水の導電率を測定し、測定した冷却水の導電率に基づいて、高周波電源９０の動作を制御する。これにより、中空管の内部に循環させる冷却水の導電率が変動した場合であっても、冷却水の導電率の変化に追従して高周波電源９０の出力を制御できる。このため、冷却水の導電率の変動によるプラズマ状態の変化を抑制することができる。その結果、真空容器１の内部において行われる成膜やエッチング等の処理の安定性が向上する。
【００７０】
なお、上記の実施形態において、第３の反応ガスは処理ガスの一例であり、反応ガスノズル３３は処理ガス供給部の一例である。また、回転テーブル２は載置部の一例であり、アンテナ８４はプラズマ生成用電極の一例である。
【００７１】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００７２】
上記の実施形態では、回転テーブル２の上に載置された複数枚のウエハＷに対して一括してプラズマ処理を行うセミバッチ式のプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば枚葉式のプラズマ処理装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１      真空容器
２      回転テーブル
３３    反応ガスノズル
８０    プラズマ発生装置
８４    アンテナ
８７    導電率計
９０    高周波電源
１００  制御装置
１０１  導電率取得部
１０２  判定部
１０３  記憶部
１０４  警報制御部
１０５  演算部
１０６  電源制御部
【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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