(57)【要約】【課題】誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させることができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】チャンバー２の上部開口２ｂに臨むように配置され、中央部８ａ側から周辺部８ｂ側に巻き広がる形状を有し、チャンバー２内の反応ガスを誘導結合によりプラズマ化して載置部３に保持された基板４をエッチングするための電極８を、中央部８ａに位置して高周波電力が上部側から印加される円筒軸部材１０の上下方向の中間部の外周面より巻き広がる誘導アンテナ成分としてのコイル部１１と、円筒軸部材１０の下部側の端面が誘電体窓５の上面５ａに近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部を有する構成とする。これにより、作用部とコイル部との間で誘導成分が生じにくく、誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させることができる。【選択図】図１
2011086747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能なチャンバーと、前記チャンバーの内部の下側に設けられ被処理物が保持される載置部と、
前記チャンバーに設けられた上部開口に臨むように配置され、高周波電力が印加される中央部側から周辺部側に巻き広がる形状を有し、チャンバー内の反応ガスを誘導結合によりプラズマ化して前記載置部に保持された前記被処理物をエッチングするための電極と、
前記チャンバーの前記上部開口を封止して前記電極の下方に位置し透明で光を透過可能な透過部を有する誘電体窓と、
前記電極の上方に配置され、前記電極の平面視における隙間と前記誘電体窓の前記透過部とを介して、前記チャンバー内の前記被処理物を測定あるいは観察可能な光学測定器とを備え、
前記電極は、前記中央部に位置して高周波電力が上部側から印加される中央支持軸と、前記中央支持軸の上下方向の中間部の外周面より巻き広がる誘導アンテナ成分としてのコイル部と、前記中央支持軸の下部側の端面が前記誘電体窓の表面に近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記電極において、高周波電力が上部側周辺から印加される中央支持軸は中空形状からなり、誘導アンテナ成分としての前記コイル部は、前記中央支持軸の上部側周辺の高周波電力の印加位置から、前記中間部の外周面においてコイル部の高周波電力の偏りを防止するために設定される所定距離だけ上下方向に離れた位置より巻き広がること特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電極において、高周波電力が上部側の中央から印加される中央支持軸は中央から周辺に広がる放射形状からなり、前記中央支持軸の下部側の端面が前記誘電体窓の表面に近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部であること特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記電極の前記中央支持軸の下部側の端面が前記誘電体窓の表面に近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部は、前記中央支持軸に対して上下方向に移動調整可能な別体で構成されていること特徴とする請求項１から３いずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記電極の中空の前記中央支持軸の端面が近接した前記誘電体窓の電極側の表面の位置に対向する前記誘電体窓の下面側の位置に、前記被処理物が保持された載置部側に向かって開放する円筒状の凹部を設けるとともに、その内部から被処理物をエッチングするための反応ガスあるいは希ガスを噴出することで、円筒状の前記凹部の内圧を前記チャンバー内の誘電体窓の下面付近の内圧より高めたことを特徴とする請求項１から４いずれか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、基板などの被処理体を対象としてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板などの被処理体の表面をエッチング加工するプラズマ処理において、エッチング量の高精度の制御やエッチング状態の監視が必要とされる場合には、被処理体の表面のエッチング深さや表面状態をリアルタイムで測定することが行われる。測定技術の例としては、レーザ干渉、ＣＣＤカメラ、プラズマ発光分析測定等の光学的測定方法が用いられ、減圧可能なチャンバーの外部に光学測定器が設けられる。そしてプラズマ処理過程においては、チャンバーの一部に設けられた誘導体窓を介して光を透過させて、被処理体のエッチング深さ、表面状態の観察や認識処理、チャンバー内で発生したプラズマから生じた光等を、光学測定器によってリアルタイムで測定する。
【０００３】
これらの光学測定を正確に行うためには、誘導体窓の光の透過率は常に高く、且つ安定していることが望ましい。ところが、プラズマ処理でのドライエッチング処理時には、被処理体から発生する反応生成物がチャンバーの内面に付着する。このため、誘導体窓には反応生成物が付着して堆積することにより徐々に曇りが生じ、誘導体窓の光透過率が低下して正確な光学測定を連続して実施することが困難となる。
【０００４】
このような反応生成物の付着による不具合を防止するため、誘導体窓に堆積する反応生成物を除去する機能を備えたプラズマ処理装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１）。この特許文献に示す先行技術例においては、チャンバー内部（反応室内部）に誘導結合によりプラズマを発生させるための励起コイルの経路途中を誘電体窓に近接させて、誘導体窓に堆積する反応生成物をスパッタリング効果によって除去するための作用部として用いるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上述の先行技術例においては、誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させてエッチング処理を効率よく行う上で、次のような課題があった。すなわち上述の先行技術例の構成では、励起コイルの経路途中を作用部として誘電体窓に近接させて誘導体窓に堆積する反応生成物の除去を行っているが、励起コイルと作用部の間に生じる誘導成分が励起コイルによるエッチングのための誘導成分を阻害する要因となりやすく、このことが被処理体のエッチングレートの均一性を損なう不安定要因なっていた。
【０００７】
これを防止するために引用文献１（段落００２４参照）では、作用部の形状等を工夫することにより励起コイルと作用部の間に誘導成分が生じるのを防止している。ところが上述構成では作用部が励起コイルの経路途中に形成されているため、励起コイルにハイパワーの高周波電力を印加する上で、誘導体窓に堆積する反応生成物の作用部による除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させるためには、作用部の形状等を適切に設定するための複雑なバランス調整を必要とするという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させることができるプラズマ処理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】
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置は、減圧可能なチャンバーと、前記チャンバーの内部の下側に設けられ被処理物が保持される載置部と、前記チャンバーに設けられた上部開口に臨むように配置され、高周波電力が中央部に印加されて中央部側から周辺部側に巻き広がる形状を有し、チャンバー内の反応ガスを誘導結合によりプラズマ化し、前記載置部に保持された前記被処理物をエッチングするための電極と、前記チャンバーの前記上部開口を封止して前記電極の下方に位置し透明で光が透過可能な光透過部を有する誘電体窓と、前記電極の上方に配置され、前記電極の平面視における隙間と前記誘電体窓の前記光透過部とを介して、前記チャンバー内の前記被処理物を測定あるいは観察可能な光学測定器とを備え、前記電極は、前記中央部に位置して高周波電力が上部側から印加される中央支持軸と、前記中央支持軸の上下方向の中間部の外周面より巻き広がる誘導アンテナ成分としてのコイル部と、前記中央支持軸の下部側の端面が前記誘電体窓の上面に近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラズマ処理を行うチャンバーの上部開口に臨むように配置され、高周波電力が中央部に印加されて中央部側から周辺部側に巻き広がる形状を有し、チャンバー内の反応ガスを誘導結合によりプラズマ化して載置部に保持された被処理体をエッチングするための電極を、中央部に位置して高周波電力が上部側から印加される中央支持軸と、中央支持軸の上下方向の中間部の外周面より巻き広がる誘導アンテナ成分としてのコイル部と、中央支持軸の下部側の端面が誘電体窓の表面に近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部を有する構成とすることにより、作用部とコイル部との間で誘導成分が生じにくく、誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置における電極のコイル部と作用部の構成説明図
【図４】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置における電極のコイル部と作用部の構成説明図
【図５】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置における電極のコイル部と作用部の構成説明図
【図６】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置における誘電体窓に設けられた凹部の説明図
【図８】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置における誘電体窓に設けられた凹部の説明図
【図９】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置における誘電体窓に設けられた凹部の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
まず、図１，図２を参照して、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置１の構成を説明する。図１，図２において、チャンバー２は内部にプラズマ処理のための処理室
２ａが設けられた略円筒状容器であり、上面側には上方に開口する上部開口２ｂが設けられている。処理室２ａの下側には載置部３が設けられており、載置部３の上面には被処理体である基板４が保持される。
【００１３】
チャンバー２の上部には上部開口２ｂを封止して処理室２ａを密封する誘電体窓５が、以下に説明する電極８の下方に位置して配設されている。誘電体窓５は、石英やサファイアなど透明で光が透過可能な材質より成り、後述するように、載置部３に保持された基板４を処理室２ａの外部から光学測定器１４によって光学的に測定・観察できるようになっている。すなわち、誘電体窓５は、透明で光が透過可能な光透過部５ｃ（図２）を有する形態となっている。
【００１４】
またチャンバー２の側面に設けられた開口部２ｃ、２ｄには、それぞれ真空排気装置６、ガス供給源７が接続されている。真空排気装置６を駆動することにより、処理室２ａ内が真空排気されて減圧される。すなわち、チャンバー２は減圧可能となっている。そしてガス供給源７を駆動することにより、基板４をエッチング処理するための反応ガスが処理室２ａ内に供給される。真空排気装置６、ガス供給源７および高周波電力印加装置９は、コントローラ１５によって制御され、これにより基板４を対象としたプラズマ処理が実行される。
【００１５】
誘電体窓５の上面５ａ側には、チャンバー２の処理室２ａ内の反応ガスを誘導結合によりプラズマ化して、載置部３に保持された基板４をエッチングするための電極８が配設されている。電極８は、チャンバー２に設けられた上部開口２ｂに臨むように配置され、図２に示すように、高周波電力印加装置９によって高周波電力が印加される中央部８ａ側から周辺部８ｂ側に、複数のコイル部１１（ここではコイル部１１ａ〜１１ｄの４つ）がスパイラル状に巻き広がる形状を有している。中央部８ａには、複数のコイル部１１の端部を支持する中央支持軸としての円筒軸部材１０が、垂直姿勢で配置されている。
【００１６】
図３に示すように、円筒軸部材１０は上下方向に貫通する中空部１０ａを有する中空形状となっている。円筒軸部材１０を高周波電力印加装置９と接続する接続端子９ａは円筒軸部材１０の上部の外周面の一方側に結合されており、高周波電力印加装置９から供給される高周波電力は、円筒軸部材１０において上部側周辺から印加される形態となっている。コイル部１１ａ〜１１ｄは、円筒軸部材１０の外周面１０ｄにおいて平面視して４等配の位置からスパイラル状に延出する配置となっている。
【００１７】
またコイル部１１ａ〜１１ｄが円筒軸部材１０から延出する高さ位置は、図３（ｂ）に示すように、中間部１０ｃの外周面１０ｄにおいて接続端子９ａが結合された円筒軸部材１０の上部から所定距離Ｄだけ下方に離れた位置に設定されている。ここで所定距離Ｄは、円筒軸部材１０の上部において一方側に偏った位置に結合された接続端子９ａを介して供給される高周波電力を、外周面１０ｄにおいて異なる位置から延出するコイル部１１ａ〜１１ｄに、略均等に偏りなく伝達するのに必要とされる距離である。さらに円筒軸部材１０はコイル部１１ａ〜１１ｄの高さ位置から下方に延出して、円筒軸部材１０の下部側の端面１０ｂが誘電体窓５の上面５ａに近接して、端面１０ｂと上面５ａとの間に所定の隙間Ｇが保たれるようになっている。
【００１８】
高周波電力印加装置９から上述構成の電極８に接続端子９ａを介して高周波電力を印加すると、コイル部１１ａ〜１１ｄにそれぞれ高周波電流が流れ、この高周波電流による電磁誘導作用が誘電体窓５を介して処理室２ａ内に及ぶことにより、処理室２ａ内には反応ガスが誘導結合によって電離したプラズマＰが発生する。電極８において、コイル部１１ａ〜１１ｄは、処理室２ａ内に電磁誘導作用を及ぼす誘導アンテナ成分（図１において点線で示す楕円形枠１２参照）として機能する。
【００１９】
また電極８に接続端子９ａを介して高周波電力を印加すると、上面５ａに近接した端面１０ｂの電位による電場が誘電体窓５を介して処理室２ａ内に作用する。この端面１０ｂと誘電体窓５との容量結合により、誘電体窓５の下面５ｂにおいて端面１０ｂの直下の位置には、処理室２ａ内の電子が衝突して負に帯電するセルフバイアスが生じる。これにより端面１０ｂの直下の位置には、処理室２ａ内の正イオンが衝突するスパッタリング効果が発生し、プラズマ処理過程において誘電体窓５の下面５ｂに付着する反応生成物は、このスパッタリング効果によって除去される。電極８において、円筒軸部材１０の端面１０ｂは、誘電体窓５の上面５ａに近接して配置され、端面１０ｂの直下の位置においてスパッタリング効果を発生させる容量アンテナ成分（図１において点線で示す円形枠１３参照）としての作用部の機能を有している。
【００２０】
すなわち本実施の形態においては、電極８は、中央部８ａに位置して高周波電力印加装置９により高周波電力が上部側から印加される中央支持軸である円筒軸部材１０と、円筒軸部材１０の上下方向の中間部１０ｃの外周面１０ｄより巻き広がる誘導アンテナ成分としてのコイル部１１と、円筒軸部材１０の下部側の端面が誘電体窓５の上面５ａに近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部（端面１０ｂ）を有する構成となっている。
【００２１】
そして図３に示す例では、電極８において、高周波電力が上部側周辺から印加される中央支持軸としての円筒軸部材１０は中空形状からなり、誘導アンテナ成分としてのコイル部１１ａ〜１１ｄは、プラズマ処理装置１の上部側周辺の高周波電力の印加位置から、円筒軸部材１０の中間部１０ｃの外周面１０ｄにおいて、コイル部１１ａ〜１１ｄの高周波電力の偏りを防止するために設定される所定距離Ｄだけ、上下方向に離れた位置より巻き広がる形態となっている。
【００２２】
電極８の上方には、光学測定器１４が、測定光軸１４ａをチャンバー２の平面中心に位置する円筒軸部材１０の中空部１０ａに一致させて配設されている。チャンバー２の平面中心は光学測定器１４はレーザ変位計など、処理室２ａ内において載置部３に保持された被処理体である基板４のエッチング深さの測定、エッチング状態の観察などの機能を有するものである。光学測定器１４による測定・観察の結果はコントローラ１５に伝達され、この結果に基づきコントローラ１５が真空排気装置６、ガス供給源７、高周波電力印加装置９を制御することにより、目的に応じたプラズマ処理を高精度で実行することができる。
【００２３】
光学測定器１４による測定あるいは観察は、円筒軸部材１０の中空部１０ａ、すなわち電極８の平面視における隙間および誘電体窓５の光透過部５ｃを介して光を透過させることにより行われる。ここで、前述のように誘電体窓５の下面５ｂにおいて端面１０ｂの直下の位置、すなわち光透過部５ｃの下面には、プラズマ処理過程において常にスパッタリング効果が及ぶことから、反応生成物の付着堆積に起因する曇りが発生せず、良好な光透過率が維持される。したがって、光学測定器１４による光学測定・観察を、正確に連続して行うことができる。
【００２４】
なお上述実施例においては、中央支持軸として中空形状の円筒軸部材１０を用いた例を示したが、図４に示すように、水平断面がクロス形状の十字軸部材１８を中央支持軸として用いてもよい。図４において、十字軸部材１８は４つの縁部１８ａ〜１８ｄを中央から９０°等配の４方向に延出させたクロス形状となっている。この場合には、光学測定器１４の平面位置を、測定光軸１４ａが十字軸部材１８の水平断面中心から周辺部側に部材断面厚み分だけオフセットされるように配置する。すなわち図４に示す例においても、光学測定器１４は電極１０８の平面視における隙間および誘電体窓５の光透過部５ｃを介して
チャンバー２内の基板４を測定・観察する。
【００２５】
そしてコイル部１１ａ〜１１ｄは、同様に十字軸部材１８の平面視して４等配の位置からスパイラル状に延出する配置となっている。十字軸部材１８を高周波電力印加装置９と接続する接続端子９ａは、十字軸部材１８の上部の中央に結合されており、高周波電力印加装置９から供給される高周波電力は円筒軸部材１０において上部側の中央から印加される。十字軸部材１８はコイル部１１ａ〜１１ｄの高さ位置から下方に延出して、十字軸部材１８の下部側の端面１８ｅが誘電体窓５の上面５ａに近接して、端面１８ｅと上面５ａとの間に所定の隙間Ｇが保たれるようになっている。この場合においても図３に示す例と同様に、十字軸部材１８の端面１８ｅは、誘電体窓５の上面５ａに近接して配置され、端面１８ｅの直下の位置においてスパッタリング効果を発生させる容量アンテナ成分としての作用部の機能を有している。
【００２６】
ここに示す例においては、高周波電力の印加位置が十字軸部材１８の上部の中央であり、さらにコイル部１１ａ〜１１ｄは中央から放射形状の配置で結合されていることから、各コイル部１１ａ〜１１ｄには、高周波電力印加装置９から偏りなく均等に電力が伝達される。したがって、図３に示す例においてコイル部１１ａ〜１１ｄに偏りなく電力を伝達するのに必要とされる所定距離Ｄを考慮する必要がない。これにより、図４（ｂ）に示すように、コイル部１１ａ〜１１ｄをそれぞれ縁部１８ａ〜１８ｄの上部に上端面を一致させて結合することができる。
【００２７】
すなわち図４に示す例では、電極８において、高周波電力が上部側の中央から印加される中央支持軸としての十字軸部材１８は中央から周辺に広がる放射形状からなり、十字軸部材１８の下部側の端面１８ｅが、誘電体窓５の表面５ａに近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部となっている。このような構成を採用することにより、誘導アンテナ成分を構成するコイル部１１ａ〜１１ｄと、作用部である端面１８ｅとの間の間隔を極力大きく確保することができる。これにより、コイル部１１ａ〜１１ｄの誘導成分が作用部に及ぼす影響を抑制することができ、基板４に対するエッチングレートの低下を招くことなく、光透過部５ｃの曇り防止効果を確保することが可能となっている。
【００２８】
なお、図３，図４に示す構成においては、中央部８ａに配設された円筒軸部材１０、十字軸部材１８は、誘電体窓５に対して位置が固定されており、円筒軸部材１０の端面１０ｂ、十字軸部材１８の端面１８ｅと、誘電体窓５の上面５ａとの間の間隔は、予め設定された固定の所定間隔Ｇとなっている。これに対し、図５（ａ）に示す例においては、上面５ａに近接して作用部を構成する円筒軸部材１１０を、中空部１０Ａに対して上下方向に移動調整可能な別体としている。また図５（ｂ）に示す例においては、上面５ａに近接して作用部を構成する十字軸部材１１８を、縁部１８Ａに対して上下方向に移動調整可能な別体としている。
【００２９】
すなわち、ここに示す例では、電極８の中央支持軸である円筒軸部材１０Ａ，十字軸部材１８Ａの下部側の端面１１０ａ、１１８ａが誘電体窓５の表面５ａに近接して配置された容量アンテナ成分としての作用部は、円筒軸部材１０Ａ，十字軸部材１８Ａに対して上下方向に移動調整可能な別体で構成されている。このような構成を採用することにより、高周波電力印加装置９によって印加される高周波電力の大きさに応じて、端面１１０ａ、１１８ａと誘電体窓５の上面５ａとの間の距離Ｇを適正に調整することができ、容量アンテナ成分としての作用部の効果を所望の状態に設定することが可能となっている。
【００３０】
上記説明したように、図１〜図５に示す電極８の構成においては、高周波電力が印加され誘導アンテナ成分として機能するコイル部１１に対して、容量アンテナ成分としての中央支持軸の下部側の端面（作用部）が並列接続される構成となる。このため、誘導アンテ
ナ成分としてのコイル部と容量アンテナ成分としての作用部との間で誘導成分が生じにくく、誘電体窓５の下面５ｂに堆積する、反応生成物の除去と基板４のエッチングレートとのバランス調整が容易となっている。
【００３１】
なお、図１〜図５に示す構成において、電極８の円筒軸部材１０、十字軸部材１８の端面１０ｂ、端面１８ｅが近接した誘電体窓５の上面５ａの位置に対向する下面５ｂの位置に、基板４が保持された載置部３に向かって開放する円筒状の凹部（図６に示す凹部２１参照）を設けるとともに、この凹部の内部から基板４をエッチングするための反応ガスあるいは希ガスを噴出させるようにして、凹部内の内圧をチャンバー２内の誘電体窓５の下面５ｂ付近の内圧よりも高めるようにしてもよい。これにより、基板４をエッチングする際の反応生成物が凹部内に進入しにくくなり、誘電体窓５への反応生成物が付着することを抑制して、光透過部５ｃの曇り発生を防止することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に図６を参照して、本実施の形態２のプラズマ処理装置１０１の構成を説明する。図６において、チャンバー２は実施の形態１の図１に示すものと同様であり、処理室２ａの下側には載置部３が設けられており、載置部３の上面には被処理体である基板４が保持される。なお、ここではチャンバー２の下部は図示を省略している。
【００３３】
チャンバー２の上部には上部開口２ｂを封止して処理室２ａを密封する誘電体窓１０５が、実施の形態１における電極８に対応する電極１０８の下方に位置して配設されている。電極１０８は、上部開口２ｂに臨むように配置され、高周波電力印加装置９によって高周波電力が印加される中央部１０８ａ側から、周辺部１０８ｂ側に、複数のコイル部１１がスパイラル状に巻き広がる形状を有している。但し電極１０８は、電極８における円筒軸部材１０のような中央支持軸を有しておらず、点線の楕円形状枠１２で示す誘導アンテナ成分のみを備えた構成となっている。
【００３４】
電極１０８の上方には、実施の形態１と同様の光学測定器１４が、測定光軸１４ａをチャンバー２の平面中心に一致させて配設されている。光学測定器１４による測定あるいは観察は、中央部１０８ａの平面視における隙間および誘電体窓１０５に設けられた光透過部（図２に示す光透過部５ｃ参照）を介して光を透過させることにより行われる。誘電体窓１０５は、実施の形態１における誘電体窓５と同様に、石英やサファイアなど透明で光が透過可能な材質より成る。
【００３５】
本実施の形態２においては、ガス供給源７から供給される反応ガスは、誘電体窓１０５に形成されたシャワー状のガス供給経路２０を介して処理室２ａ内に供給される。ガス供給経路２０は、ガス供給源７に接続されて反応ガスを上部開口２ｂの中央位置まで導くガス導入孔２０ａと、ガス導入孔２０ａの端部が下方に屈曲した部分から水平方向に分岐するガス分岐孔２０ｂと、ガス分岐孔２０ｂから下方に分岐して誘電体窓１０５の下面１０５ｂに開孔し、反応ガスを処理室２ａ内に噴射する複数のガス噴射孔２０ｃとで構成される。ガス導入孔２０ａの端部が、上部開口２ｂの中央位置において下方に屈曲して下面１０５ｂに開口する位置は、上述のガス供給経路２０におけるガス吹き出し中央部となっている。このガス吹き出し中央部には、載置部３側に開放した円筒状の凹部２１が設けられており、中央に位置するガス噴射孔２０ｃは凹部２１の底面２１ａに開孔している。
【００３６】
凹部２１の底面２１ａは平面形状でかつ光が透過可能であり、底面２１ａは誘電体窓１０５に設けられた光透過部となっている。光学測定器１４による測定あるいは観察のための光は、図７に示すように、凹部２１の底面２１ａを透過する。ここで、前述のようにプラズマ処理のための反応ガスは誘電体窓１０５に形成されたガス供給経路を介して処理室２ａ内に供給され、中央に位置するガス噴射孔２０ｃを介して凹部２１内にも噴出する。
【００３７】
これにより、凹部２１内の内圧Ｐ１は、処理室２ａにおける誘電体窓１０５の下面１０５ｂ付近の内圧Ｐ２よりも高くなる。具体数値例を挙げれば、下面１０５ｂ付近の内圧Ｐ２は、処理室２ａ内の処理圧力とほぼ等しい圧力（例えば１．３ｐａ程度）であり、凹部２１内の内圧Ｐ１は粘性流領域（例えば２２９ｐａ）となるように、ガス供給経路２０，凹部２１の形状・サイズやガス流量（例えば２００ｓｃｃｍ）が設定される。
【００３８】
上述数値に示す内圧Ｐ２は分子流領域であり、基板４を対象としたエッチングを目的としたプラズマ処理において、基板４から飛散した反応生成物の微粒子は、処理室２ａ内を誘電体窓１０５の下面１０５ｂに向かって自由に移動する。これに対し上述数値に示す内圧Ｐ１の真空圧領域では、凹部２１内に噴出された反応ガスは粘性流の性質を有しているため、処理室２ａ内から凹部２１の内部に向かって移動する反応生成物の微粒子は、反応ガスの流れによって移動が阻害され、凹部２１内部への進入が抑制される。すなわち凹部２１の底面２１ａへの反応生成物の付着堆積が生じにくく、反応生成物の付着堆積に起因する曇りが発生せず、良好な光透過率が維持される。したがって、光学測定器１４による測定・観察を常に正確に行うことができる。
【００３９】
すなわち、本実施の形態２に示すプラズマ処理装置１０１においては、誘電体窓１０５の下面１０５ｂ側に、載置部３側に開放し平面形状でかつ光が透過可能な底面２１ａを有する円筒状の凹部２１を設けるとともに、その内部から被処理体である基板４をエッチングするための反応ガスあるいは希ガスを噴出することで、凹部２１内の内圧Ｐ１をチャンバー２内の誘電体窓１０５の下面１０５ｂ付近の内圧Ｐ２より高めた形態となっている。
【００４０】
なお、低真空（１００Ｐａ以上）の領域は粘性流であり、粘性流領域では、分子どうしの衝突は十分にあり、反応ガスあるいは希ガスの気体は連続流体として、液体のような性質の考え方でとらえることが出来る。これにより誘電体窓１０５の下面１０５ｂ側に開孔し、また誘電体窓１０５の凹部２１の底面２１ａに開孔している中央に位置するガス噴射孔２０ｃのガス流出（噴出）速度Ｖｏは、簡易的に下記計算式（式１）で表される。
Ｖｏ＝Ｑ＊（１０１３２５／（Ｐ＋△Ｐ））＊（Ｔ／２７３）／（Ａ＊ｘ）・・（式１）
【００４１】
ここでガス噴射孔２０ｃのガス流出（噴出）速度Ｖｏ＝３２３ｍ／ｓ、ガス流量Ｑ＝２００ｓｃｃｍ＝３．３３＊１０−６ｍ３／ｓ、ガス温度Ｔ＝３００Ｋ、ガス噴射孔２０ｃの流出口（噴出口）の断面積Ａ＝１＊１０−６ｍ２、チャンバー２（下面１０５ｂ付近の内圧Ｐ２）の圧力Ｐ＝１．３Ｐ、誘電体窓１０５の下面１０５ｂ側からチャンバー２内へ反応ガスあるいは希ガスを噴出するガス噴射孔２０ｃのガス孔（噴出口）個数ｘ＝５個（その内の中央の１個が凹部２１の底面２１ａに開孔しているガス噴射孔２０ｃである）とした場合、上記式（式１）よりチャンバー２の圧力Ｐに対する流出部（噴出部）の圧力差△Ｐ（凹部２１内の内圧Ｐ１）＝２２９Ｐａとなる。同様に、ガス孔（噴出口）個数ｘを１、４、８とした場合の流出部圧力△Ｐの値を、（表１）に示す。
【００４２】
【表１】
2011086747.tif 000003
【００４３】
またここで、誘電体窓１０５に設けられた光透過部である凹部２１は、誘電体窓１０５内に構成されたシャワー状のガス供給経路２０におけるガス吹き出し中央部に設けられていることから、ガス供給源７からガスが供給されてガス吹き出し中央部側から分岐され周囲に設けられた複数のガス噴射孔２０ｃからの処理室２ａ内の周辺部への反応ガスの噴射をバランス良く行うことができる。これにより、処理室２ａ内において、電極１０８のコイル巻き密度が高い周辺部１０８ｂに対応した部分に均一に反応ガスを供給することができ、安定したプラズマ分布を実現することが可能となっている。
【００４４】
なお図７に示す例では、誘電体窓１０５に設けられた凹部２１において、反応ガスまたは希ガスを、底面２１ａから噴出させる例を示したが、図８に示すように、凹部２１の円筒部分の側壁２１ｂに開孔したガス噴射孔２０ｄを設け、側壁２１ｂから反応ガスまたは希ガスを、凹部２１内に噴出させるようにしてもよい。これにより、凹部２１内の内圧Ｐ１が誘電体窓１０５の下面１０５ｂ付近の内圧Ｐ２より高められる。このとき、側壁２１ｂから反応ガスが噴射されることから、凹部２１内において横方向に流動する気体流が発生し、この気体流によって底面２１ａへの反応生成物の付着を効率よく防止することができる。
【００４５】
さらに上述のように、ガス噴射孔２０ｄから反応ガスを噴出する構成を採用する場合には、図９に示すように、光透過部である凹部２１の底面２１ａに相当する誘電体窓１０５の一部を、交換可能な別部品とすることができる。すなわち図９（ａ）に示すように、誘電体窓１０５の上面１０５ａにおいて、凹部２１の上方に相当する部分を円形に除去して嵌合凹部１０５ｄを形成し、嵌合凹部１０５ｄに嵌合する形状で光が透過可能な材質より成る光透過部材２５を準備する。そしてプラズマ処理装置１０１の稼働時には、図９（ｂ）に示すように、光透過部材２５を嵌合凹部１０５ｄに嵌合させ、シール部材２６によって光透過部材２５を密封する。
【００４６】
これにより、光透過部材２５の下面が凹部２１の底面２１ａとして機能する。このような構成とすることにより、装置稼働を長時間継続する場合において、スパッタリングによって誘電体窓１０５の下面１０５ａが損耗した場合においても、光透過部材２５のみを交換することによりチャンバ２内の光測定器１４による光学的測定に際しての光透過率を良好に保つことができる。したがって、装置メンテナンスに必要とされる交換部品コストを低減することができるとともに、光透過部材２５は上部側から容易に交換可能であることから、保守作業に要する時間と手間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のプラズマ処理装置は、誘電体窓に堆積する反応生成物の除去と被処理体のエッチングレートの安定性とを両立させることができるという効果を有し、基板などの被処理
体の表面をエッチング処理する分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１０１  プラズマ処理装置
２  チャンバー
２ａ  処理室
２ｂ  上部開口
３  載置部
４  基板
５、１０５  誘電体窓
８、１０８  電極
８ａ、１０８ａ  中央部
８ｂ、１０８ｂ  周辺部
１０  円筒軸部材
１０ａ  中空部
１０ｂ  端面
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  コイル部
１４  光学測定器
１８  十字軸部材
１８ｅ  端面
２０  ガス供給経路
２１  凹部
２１ａ  底面
２１ｂ  側壁
２５  光透過部材
【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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