(57)【要約】【課題】高周波結合による弊害を抑制可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置２０は、プラズマが生成される生成室１１が上部に設けられ、基板Ｓが処理される処理室１２が下部に設けられたチャンバ１と、チャンバの外部において生成室の周りに配置され、生成室に供給された処理ガスＧをプラズマ化するコイル２と、チャンバの内部においてコイルの上方に配置された上部電極３と、チャンバの内部においてコイルの下方に配置された下部電極４と、コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源５と、上部電極に直流電力を印加する直流電源６と、下部電極に高周波電力を印加する第２高周波電源７と、直流電源と上部電極とを接続する第１導体８と、第２高周波電源と下部電極とを接続する第２導体９と、を備える。第１導体及び第２導体が電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマが生成される生成室が上部に設けられ、該プラズマを利用して基板が処理される処理室が下部に設けられ、接地されたチャンバと、
前記チャンバの外部において前記生成室の周りに配置され、前記生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するコイルと、
前記チャンバの内部において前記コイルの上方に配置された上部電極と、
前記チャンバの内部において前記コイルの下方に配置された下部電極と、
前記コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源と、
前記上部電極に直流電力を印加する直流電源と、
前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波電源と、
前記直流電源と前記上部電極とを接続する第１導体と、
前記第２高周波電源と前記下部電極とを接続する第２導体と、
を備え、
前記第１導体及び／又は前記第２導体が電磁波シールド構造を具備する、
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１導体及び／又は前記第２導体の前記チャンバの内部に位置する部分が、真空状態に保たれた雰囲気に配置された導線から構成され、
前記導線に対する前記電磁波シールド構造が、前記真空状態に保たれた雰囲気と、前記チャンバの前記雰囲気を区画する部分とによって構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記生成室の上端が前記上部電極によって覆われ、前記生成室の上端に接地部が設けられていない、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記下部電極は、前記生成室の下端に配置され、前記コイルによって前記生成室で生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化することで、中性粒子ビームを生成する中性化用電極であり、
前記処理室において、前記中性粒子ビームによって前記基板が処理される、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記生成室の下端が前記下部電極によって覆われ、前記生成室の下端に接地部が設けられていない、
ことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記下部電極は、前記処理室に配置され、
前記下部電極に前記基板が載置され、
前記処理室において、前記プラズマによって前記基板が処理される、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。特に、本発明は、高周波結合による弊害を抑制可能な基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チャンバ内に所定の処理ガスを供給してこれをプラズマ化し、プラズマ中のイオン等によって、チャンバ内に配置された下部電極（特許文献１では基台）に載置された基板にエッチング処理等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の装置では、コイルに高周波電力が印加され、このコイルによって、処理ガスがプラズマ化される。また、特許文献１に記載の装置では、プラズマ中のイオンを下部電極（特許文献１では基台）に引き込むために、下部電極にも高周波電力が印加される。
【０００４】
正イオンや負イオンなどの荷電粒子を基板に照射するプラズマ処理装置の場合、基板が絶縁物であると、基板に電荷が蓄積するチャージアップ現象が生じて、基板を適切に処理できなくなるという問題がある。また、空間電荷効果でイオンビームが発散するため、極めて微細な加工を行うことができないという問題もある。
【０００５】
プラズマ処理装置において生じるチャージアップ現象等の問題を解決するため、プラズマ中のイオンを中性化して中性粒子ビームを生成し、この中性粒子ビームによって基板にエッチング処理等を施す中性粒子ビーム処理装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２に記載の装置（特許文献２の図４等参照）は、プラズマが生成される生成室（特許文献２ではビーム生成室。以下、本段落の括弧内は特許文献２に記載の名称）が上部に設けられ、プラズマから生成される中性粒子ビームによって基板（被処理物）を処理する処理室が下部に設けられたチャンバを備えている。
また、同装置は、チャンバの外部において生成室の周りに配置され、生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するためのコイルを備えている。また、同装置は、チャンバの内部において、コイルの上方に配置された上部電極（グリッド電極）を備えている。さらに、同装置は、チャンバの内部において、コイルの下方であって生成室の下端に配置され、プラズマ中の通過するイオンを中性化するための中性化用電極である下部電極（オリフィス電極）を備えている。
【０００７】
特許文献２に記載の装置でも、コイルに高周波電力が印加され、このコイルによって、処理ガスがプラズマ化される。また、プラズマ中のイオンを下部電極に引き込むために、下部電極にも高周波電力が印加される。
【０００８】
ここで、特許文献１に記載のようなプラズマ処理装置において、チャンバの内壁に付着した付着物をスパッタ効果によって削り取ってクリーニングするための上部電極が設けられる場合がある。この上部電極に直流電力を印加すれば、プラズマ中のイオンが上部電極に向かって移動する。このイオンが上部電極に衝突することで、付着物が削り取られる。
また、特許文献２に記載のような中性粒子ビーム処理装置において、上部電極に直流電力が印加される場合がある。この場合、上部電極の斥力によって、プラズマ中のイオンが下部電極（中性化用電極）に向けて加速することになる。これにより、イオンの中性化率を高めることが可能である。
【０００９】
以上のように、特許文献１のプラズマ処理装置や特許文献２の中性粒子ビーム処理装置のような基板処理装置において、高周波電力が印加されるコイル、直流電力が印加される上部電極、及び、高周波電力が印加される下部電極を備える場合がある。
そして、従来、上記のような基板処理装置では、直流電源と上部電極とを接続する導体（第１導体）、及び、高周波電源と下部電極とを接続する導体（第２導体）が、電磁波シールド構造を具備しない構成になっている。
【００１０】
このため、コイルに印加される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体及び第２導体に結合することになる。すなわち、コイルと第１導体及び第２導体とは導線によって直接接続されていないが、コイルから生じる高周波の電磁波を通じて、コイルと第１導体及び第２導体とが電気的に接続された状態となる。また、高周波電源と下部電極とを接続する第２導体に供給される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、直流電源と上部電極とを接続する第１導体及びコイルに結合することになる。すなわち、第２導体と第１導体及びコイルとは導線によって直接接続されていないが、第２導体から生じる高周波の電磁波を通じて、第２導体と第１導体及びコイルとが電気的に接続された状態となる。このような高周波結合により、基板処理装置に各種の弊害をもたらすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２４４２２４号公報
【特許文献２】特許第３９１２９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、高周波結合による弊害を抑制可能な基板処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明は、プラズマが生成される生成室が上部に設けられ、該プラズマを利用して基板が処理される処理室が下部に設けられ、接地されたチャンバと、前記チャンバの外部において前記生成室の周りに配置され、前記生成室に供給された処理ガスをプラズマ化するコイルと、前記チャンバの内部において前記コイルの上方に配置された上部電極と、前記チャンバの内部において前記コイルの下方に配置された下部電極と、前記コイルに高周波電力を印加する第１高周波電源と、前記上部電極に直流電力を印加する直流電源と、前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波電源と、前記直流電源と前記上部電極とを接続する第１導体と、前記第２高周波電源と前記下部電極とを接続する第２導体と、を備え、前記第１導体及び／又は前記第２導体が電磁波シールド構造を具備する、ことを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る基板処理装置によれば、第１導体（直流電源と上部電極とを接続する導体）及び／又は第２導体（第２高周波電源と下部電極とを接続する導体）が電磁波シールド構造を具備する。このため、第１高周波電源からコイルに印加される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体及び／又は第２導体に結合し難くなる。具体的には、第１導体が電磁波シールド構造を具備する場合、コイルから生じる高周波の電磁波が、第１導体に結合し難くなる。また、第２導体が電磁波シールド構造を具備する場合、コイルから生じる高周波の電磁波が、第２導体に結合し難くなる。さらに、第１導体及び第２導体の双方が電磁波シールド構造を具備する場合、コイルから生じる高周波の電磁波が、第１導体及び第２導体に結合し難くなる。
また、第２導体が電磁波シールド構造を具備する場合、第２高周波電源から第２導体に供給される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体及びコイルに結合し難くなる。したがい、本発明に係る基板処理装置によれば、高周波結合による弊害を抑制可能である。
【００１５】
なお、本発明に係る基板処理装置において、「プラズマを利用して基板が処理される」とは、プラズマ処理装置のように、プラズマを直接利用して基板が処理される場合と、中性粒子ビーム処理装置のように、プラズマから生成される中性粒子ビームを用いて基板が処理される場合（すなわち、プラズマを間接的に利用する場合）との双方を含む概念である。
【００１６】
好ましくは、前記第１導体及び／又は前記第２導体の前記チャンバの内部に位置する部分が、真空状態に保たれた雰囲気に配置された導線から構成され、前記導線に対する前記電磁波シールド構造が、前記真空状態に保たれた雰囲気と、前記チャンバの前記雰囲気を区画する部分とによって構成されている。
【００１７】
上記の好ましい構成によれば、第１導体及び／又は第２導体のチャンバの内部に位置する部分が、真空状態に保たれた雰囲気に配置された導線から構成されている。そして、前記導線に対する電磁波シールド構造が、真空状態に保たれた雰囲気（導線を覆う雰囲気）と、接地されたチャンバの前記雰囲気を区画する部分とによって構成されている。したがい、第１導体及び／又は第２導体の全体を同軸ケーブルで構成する場合に比べて、チャンバの内部に位置する部分における電力ロスを低減可能である。
【００１８】
好ましくは、前記生成室の上端が前記上部電極によって覆われ、前記生成室の上端に接地部が設けられていない。
【００１９】
上記の好ましい構成によれば、上部電極に期待される効果を十分に得ることが可能である。
【００２０】
本発明に係る基板処理装置は、中性粒子ビーム処理装置として用いることが可能である。この場合、前記下部電極は、前記生成室の下端に配置され、前記コイルによって前記生成室で生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化することで、中性粒子ビームを生成する中性化用電極であり、前記処理室において、前記中性粒子ビームによって前記基板が処理される。
【００２１】
本発明に係る基板処理装置を中性粒子ビーム処理装置として用いる場合、好ましくは、前記生成室の下端が前記下部電極（中性化用電極）によって覆われ、前記生成室の下端に接地部が設けられていない。
【００２２】
上記の好ましい構成によれば、下部電極に期待される効果を十分に得ることが可能である。
【００２３】
また、本発明に係る基板処理装置は、プラズマ処理装置として用いることも可能である。この場合、前記下部電極は、前記処理室に配置され、前記下部電極に前記基板が載置され、前記処理室において、前記プラズマによって前記基板が処理される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る基板処理装置によれば、高周波結合による弊害を抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成を模式的に示す端面図である。
【図２】（ａ）は、生成室１１の下端が下部電極４によって覆われていない部分を有し、その覆われていない部分が接地部（チャンバ１）となっている状態を模式的に示す端面図である。（ｂ）は、下部電極４の面積が生成室１１の下端の面積よりも大きい状態を模式的に示す端面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成を模式的に示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成を模式的に示す端面図（チャンバの中心を通る断面で切断した端面図）である。
図１に示す第１実施形態に係る基板処理装置２０は、中性粒子ビーム処理装置である。  図１に示すように、第１実施形態に係る基板処理装置２０は、チャンバ１と、コイル２と、上部電極３と、下部電極４と、第１高周波電源５と、直流電源６と、第２高周波電源７と、第１導体８と、第２導体９と、を備えている。また、基板処理装置２０は、適宜の箇所に、絶縁材料から形成された絶縁部１０を備えている。さらに、基板処理装置２０は、シールドパネル１４を備えている。
【００２８】
チャンバ１は、図１においてハッチングを施していない部材であり、平面視略円形である。チャンバ１には、プラズマが生成される生成室１１が上部に設けられ、プラズマを利用して基板Ｓが処理される処理室１２が下部に設けられている。チャンバ１は接地されている。第１実施形態では、プラズマから生成される中性粒子ビームを用いて（プラズマを間接的に利用して）基板Ｓが処理される。具体的には、上部電極３と下部電極４との間の領域が生成室１１に相当し、下部電極４より下側の領域が処理室１２に相当する。チャンバ１の下部には開口部１３が設けられている。開口部１３は、処理室１２内に連通する配管（図示せず）及び真空ポンプ（図示せず）に接続されており、中性粒子ビームによって基板Ｓを処理する際、真空ポンプによる真空引きによってチャンバ１内が減圧される。
なお、図１において、プラズマ中の正イオンを「＋」で、負イオンを「−」で、中性粒子を「ｎ」で表わしている。
【００２９】
コイル２は、チャンバ１の外部において生成室１１の周りに配置され、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給された処理ガスＧをプラズマ化するためのコイルである。
【００３０】
上部電極３は、チャンバ１の内部においてコイル２の上方に配置されている。具体的には、上部電極３は、生成室１１の上端に配置されている。上部電極３には、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが通過し得るように、穴が設けられている。
生成室１１の上端は、上部電極３によって覆われ、生成室１１の上端に接地部（アースに接続された部分）が設けられていない。すなわち、生成室１１の上端には、上部電極３のみが存在する。
【００３１】
下部電極４は、チャンバ１の内部においてコイル２の下方に配置されている。具体的には、下部電極４は、生成室１１の下端に配置されている。下部電極４は、コイル２によって生成室１１で生成されたプラズマ中のイオンが通過して該イオンを中性化することで、中性粒子ビームを生成する中性化用電極である。
生成室１１の下端は、下部電極４によって覆われ、生成室１１の下端に接地部（アースに接続された部分）が設けられていない。すなわち、生成室１１の下端には、下部電極４のみが存在する。
【００３２】
下部電極４は、グラファイト等の導電体で形成されており、多数のオリフィスが形成されている。
下部電極４に形成されたオリフィスの内部を通過する負イオンは、主として、オリフィスの周壁の固体表面近傍において中性化されるか、或いは、オリフィスの内部に残留している処理ガスＧとの電荷交換によって中性化され、中性粒子ビームとなる。また、下部電極４に形成されたオリフィスの内部を通過する正イオンは、主として、オリフィスの周壁の固体表面近傍において中性化されるか、オリフィスの内部に残留している処理ガスＧとの電荷交換によって中性化されるか、或いは、下部電極４の表面から放出された電子と衝突して再結合することによって中性化され、中性粒子ビームとなる。
【００３３】
第１高周波電源５は、コイル２に高周波電力を印加する。コイル２に印加する高周波電力の周波数は、例えば１００ＭＨｚとされる。第１高周波電源５からコイル２に高周波電力が印加されることで磁界が形成され、この磁界によって誘起される電界により、生成室１１に供給された処理ガスＧがプラズマ化する。すなわち、第１高周波電源５及びコイル２によって、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）が生成される。
【００３４】
直流電源６は、上部電極３に直流電力を印加する。直流電源６は、処理ガスＧの種類等に応じて、上部電極３に負電圧又は正電圧の直流電力を印加する。或いは、直流電源６は、上部電極３に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加する。何れの場合でも、直流電源６が印加する電圧の絶対値は、例えば１００Ｖとされる。
【００３５】
第２高周波電源７は、下部電極４に高周波電力を印加する。下部電極４に印加する高周波電力の周波数は、コイル２に印加する高周波電力の周波数よりも低く、例えば６００ｋＨｚとされる。
【００３６】
第１導体８は、直流電源６と上部電極３とを接続する導体である。直流電源６から出力された直流電力は、第１導体８を介して上部電極３に印加される。
第１導体８は、導線８１と、電磁波シールド構造８２、８４と、を具備する。また、第１導体８は、真空フィードスルー８３を具備する。
【００３７】
電磁波シールド構造８２は、第１導体８のチャンバ１の外部に位置する部分に設けられている。具体的には、電磁波シールド構造８２は、導線８１のチャンバ１の外部に位置する部分を被覆するように設けられている。
電磁波シールド構造８２は、例えば、内側（導線８１側）から外側に向けて、順に、絶縁体（ポリエチレン等）、接地されたメッシュ状の外部導体（銅の網線等）及び保護被膜（ポリ塩化ビニル等）から形成されている。本実施形態では、第１導体８のチャンバ１の外部に位置する部分として、例えば、導線８１及び電磁波シールド構造８２を有する同軸ケーブルを用いている。
【００３８】
真空フィードスルー８３は、チャンバ１の外壁に取り付けられている。真空フィードスルー８３には、第１導体８が挿入されている。第１導体８のうち、真空フィードスルー８３の外側（チャンバ１の外部）に位置する部分は電磁波シールド構造８２を具備し、真空フィードスルー８３の内側（チャンバ１の内部）に位置する部分は、真空状態（真空引きによって減圧された状態）に保たれた雰囲気に配置された導線８１から構成されている。そして、導線８１に対する電磁波シールド構造８４が、真空状態に保たれた雰囲気と、チャンバ１の前記雰囲気を区画する部分とによって構成されている。電磁波シールド構造８４を構成するチャンバ１の部分（真空状態に保たれた雰囲気を区画するチャンバ１の部分）は、同じ材料（例えば、アルミニウム）を用いて一体的に形成されているため、別部材同士の機械的接合等によって不可避的に生じる隙間が存在しない。
【００３９】
第２導体９は、第２高周波電源７と下部電極４とを接続する導体である。第２高周波電源７から出力された高周波電力は、第２導体９を介して下部電極４に印加される。
第２導体９は、第１導体８と同様に、導線９１と、電磁波シールド構造９２、９４と、を具備する。また、第２導体９は、第１導体８と同様に、真空フィードスルー９３を具備する。
電磁波シールド構造９２、９４及び真空フィードスルー９３としては、それぞれ電磁波シールド構造８２、８４及び真空フィードスルー８３と同様の構成を採用可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４０】
シールドパネル１４は、例えば、アルミニウムから形成され、適宜の箇所に孔が形成された筒状の部材であり、コイル２を覆うように配置されている。シールドパネル１４によって、コイル２から生じた高周波の電磁波がシールドパネル１４の外部に漏洩することが抑制される。
【００４１】
上記の構成を有する基板処理装置２０において、例えば、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−が生成されることになる。このとき、上部電極３に負電圧の直流電力を印加すると、生成室１１にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、上部電極３の斥力によって下部電極４に向けて加速する。また、生成室１１にあるプラズマ中の負イオンが、下部電極４に印加される高周波電力の電圧が正のときに下部電極４の引力によって下部電極４に引き込まれることになる。以上のようにして、負イオンの中性化率が高められる。
【００４２】
また、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ａｒガス又はＨｅガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋が生成されることになる。このとき、上部電極３に負電圧の直流電力を印加すると、生成室１１にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、上部電極３の斥力によって下部電極４に向けて加速する。また、生成室１１にあるプラズマ中の正イオンが、下部電極４に印加される高周波電力の電圧が負のときに下部電極４の引力によって下部電極４に引き込まれることになる。以上のようにして、正イオンの中性化率が高められる。
【００４３】
さらに、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスと、Ａｒガス又はＨｅガスとの混合ガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には、負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−と、正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋との双方が生成されることになる。このとき、上部電極３に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加すると、上部電極３に負電圧の直流電力が印加されているタイミングでは、生成室１１にあるプラズマ中の負イオン（Ｃｌ−又はＳＦ６−）が、上部電極３の斥力によって下部電極４に向けて加速する。一方、上部電極３に正電圧の直流電力が印加されているタイミングでは、生成室１１にあるプラズマ中の正イオン（Ａｒ＋又はＨｅ＋）が、上部電極３のＦｒによって下部電極４に向けて加速することになる。このため、負イオン及び正イオンの双方の中性化率が高められる。
【００４４】
以上に説明した第１実施形態に係る基板処理装置２０によれば、第１導体８及び第２導体９が電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備する。このため、第１高周波電源５からコイル２に印加される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体８及び第２導体９に結合し難くなる。また、第２高周波電源７から第２導体９に供給される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体８及びコイル２に結合し難くなる。したがい、第１実施形態に係る基板処理装置２０によれば、高周波結合による弊害を抑制可能である。
【００４５】
具体的には、第１導体８に高周波の電磁波が結合し難くなるため、直流電源６から第１導体８を介して所望する電圧の直流電力がそのまま上部電極３に印加されることになる。これにより、プラズマ中のイオンを一定の斥力で加速させることができる。
また、第２導体９に高周波の電磁波が結合し難くなるため、第２高周波電源７から第２導体９を介して所望する周波数の高周波電力がそのまま下部電極４に印加されることになる。下部電極４に印加される高周波電力の周波数が高過ぎると、プラズマ中のイオンの引き込み効率が低下する。第１実施形態に係る基板処理装置２０によれば、例えば、第２高周波電源７から印加される６００ｋＨｚの高周波電力に、１００ＭＨｚ（コイル２に印加する高周波電力の周波数）の電磁波が結合し難くなるため、６００ｋＨｚの高周波電力をそのまま下部電極４に印加することができ、プラズマ中のイオンの引き込み効率が低下しない。
さらに、コイル２に高周波の電磁波が結合し難くなるため、コイル２に印加される高周波電力の周波数が安定する。このため、第１高周波電源５とコイル２との間のインピーダンスの整合不良が生じ難い。また、定在波の発生も抑制できるため、電力ロスを防止可能である。
【００４６】
また、第１実施形態に係る基板処理装置２０によれば、第１導体８及び第２導体９のチャンバ１の内部に位置する部分が、真空状態に保たれた雰囲気に配置された導線８１、９１から構成されている。そして、導線８１、９１に対する電磁波シールド構造８４、９４が、真空状態に保たれた雰囲気と、チャンバ１の前記雰囲気を区画する部分（同じ材料を用いて一体的に形成された、隙間が存在しない部分）とによって構成されている。このため、第１導体８及び第２導体９の全体を同軸ケーブルで構成する場合に比べて、チャンバ１の内部に位置する部分における電力ロスを低減可能である。
具体的には、第１導体８及び第２導体９として同軸ケーブルを用いる場合、導線８１、９１の周りはポリエチレン等の絶縁体で絶縁される。ポリエチレンの比誘電率は、２．３〜２．４である。一方、電磁波シールド構造８４、９４では、導線８１、９１の周りは真空状態に保たれた雰囲気で絶縁される。真空の比誘電率は、１．０である。したがい、同軸ケーブルを用いる場合に比べて、電磁波シールド構造８４、９４によれば、２．３〜２．４倍の電力ロス削減に通じる。
【００４７】
また、第１実施形態に係る基板処理装置２０によれば、生成室１１の上端が上部電極３によって覆われ、生成室１１の上端に接地部が設けられていない。さらに、図１から分かるように、上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積とほぼ同等である。同様に、生成室１１の下端が下部電極４によって覆われ、生成室１１の下端に接地部が設けられていない。また、図１から分かるように、下部電極４の面積が生成室１１の下端の面積とほぼ同等である。このように、生成室１１の上端及び下端に接地部が設けられておらず、なお且つ、上部電極３及び下部電極４の面積が、それぞれ生成室１１の上端及び下端の面積とほぼ同等であるため、上部電極３及び下部電極４に期待される効果を十分に得ることが可能である。
以下、図２を参照して、より具体的に説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、生成室１１の下端が下部電極４によって覆われていない部分を有し、その覆われていない部分が接地部（チャンバ１）となっている状態を模式的に示す端面図である。なお、図２（ａ）では、便宜上、プラズマの図示を省略しているが、図１に示す場合と同様に、生成室１１においてプラズマが生成されている。
図２（ａ）に示す状態は、換言すれば、下部電極４の面積が生成室１１の下端の面積よりも小さい状態である。この場合、生成室１１の下端近傍において、接地部（チャンバ１）がプラズマに晒されるため、下部電極４に印加された高周波電力は、プラズマを抵抗Ｒとして導通することで、接地部に流れ込む分が発生し、電力ロスが生じるおそれがある。
【００４９】
図示を省略するが、生成室１１の上端が上部電極３によって覆われていない部分を有し、その覆われていない部分が接地部（チャンバ１）となっている場合も同様に、電力ロスが生じるおそれがある。また、生成室１１の下端は下部電極４によって覆われているが、生成室１１の上端の外縁近傍が上部電極３によって覆われていない場合、下部電極４を通過する中性粒子の数が、下部電極４の外縁側では中央部よりも少なくなる傾向となるおそれがある。これにより基板Ｓが均一にエッチングされない等の支障が生じるおそれがある。
【００５０】
図２（ｂ）は、下部電極４の面積が生成室１１の下端の面積よりも大きい状態を模式的に示す端面図である。生成室１１の下端近傍において、下部電極４がプラズマが存在する領域以外の領域に晒されるまで下部電極４の面積が大きい場合、下部電極４付近の接地部や電位差のある箇所（図２（ｂ）に示す例ではシールドパネル１４）に、下部電極４から生じた高周波の電磁波が結合する。これにより、下部電極４と接地部や電位差のある箇所との間にコンデンサＣが形成されて、電流が流れ出ることになる。このため、第２高周波電源７には、プラズマ以外にも電流を流すための電力が必要となり、電力消費が過大となるおそれがある。
【００５１】
図示を省略するが、上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積よりも大きい場合には、コイル２から生じた高周波の電磁波が上部電極３に結合するおそれがある。これにより、上部電極３によってプラズマ中のイオンを一定の斥力で加速できなくなるおそれがある。
【００５２】
これに対し、第１実施形態に係る基板処理装置２０では、前述のように、生成室１１の上端及び下端に接地部が設けられておらず、なお且つ、上部電極３及び下部電極４の面積が、それぞれ生成室１１の上端及び下端の面積とほぼ同等であるため、上記のようなおそれが生じることなく、上部電極３及び下部電極４に期待される効果を十分に得ることが可能である。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成を模式的に示す端面図（チャンバの中心を通る断面で切断した端面図）である。
図３に示す第２実施形態に係る基板処理装置３０は、プラズマ処理装置である。図３に示すように、第２実施形態に係る基板処理装置３０も、第１実施形態に係る基板処理装置２０と同様に、チャンバ１と、コイル２と、上部電極３と、下部電極４Ａと、第１高周波電源５と、直流電源６と、第２高周波電源７と、第１導体８と、第２導体９と、を備えている。また、基板処理装置３０は、適宜の箇所に、絶縁材料から形成された絶縁部１０を備えている。さらに、基板処理装置３０は、シールドパネル１４を備えている。
【００５４】
以下、第２実施形態に係る基板処理装置３０について、主として第１実施形態に係る基板処理装置２０と相違する点を説明し、同様の構成については第１実施形態と同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００５５】
チャンバ１は、図３においてハッチングを施していない部材であり、平面視略円形である。チャンバ１には、プラズマが生成される生成室１１が上部に設けられ、プラズマを利用して基板Ｓが処理される処理室１２が下部に設けられている。第２実施形態では、プラズマを直接利用して基板Ｓが処理される。
【００５６】
コイル２及び上部電極３は、第１実施形態と同様の構成である。
生成室１１の上端は、上部電極３によって覆われ、生成室１１の上端に接地部（アースに接続された部分）が設けられていない。すなわち、生成室１１の上端には、上部電極３のみが存在する。
【００５７】
下部電極４Ａは、チャンバ１の内部においてコイル２の下方に配置されている。具体的には、下部電極４Ａは、処理室１２に配置されている。基板Ｓは、下部電極４Ａに載置される。
【００５８】
第１高周波電源５は、コイル２に高周波電力を印加する。コイル２に印加する高周波電力の周波数は、例えば３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚとされる。第１高周波電源５からコイル２に高周波電力が印加されることで磁界が形成され、この磁界によって誘起される電界により、生成室１１に供給された処理ガスＧがプラズマ化する。すなわち、第１高周波電源５及びコイル２によって、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）が生成される。
【００５９】
直流電源６は、上部電極３に直流電力を印加する。直流電源６は、処理ガスＧの種類等に応じて、上部電極３に負電圧又は正電圧の直流電力を印加する。或いは、直流電源６は、上部電極３に負電圧の直流電力と正電圧の直流電力とを交互に印加する。何れの場合でも、直流電源６が印加する電圧の絶対値は、例えば１００Ｖとされる。
【００６０】
第２高周波電源７は、下部電極４Ａに高周波電力を印加する。下部電極４Ａに印加する高周波電力の周波数は、コイル２に印加する高周波電力の周波数よりも低く、例えば３０ｋＨｚ〜３ＭＨｚとされる。
【００６１】
第１導体８及び第２導体９は、第１実施形態と同様の構成である。すなわち、第１導体８及び第２導体９は、電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備する。
【００６２】
シールドパネル１４も、第１実施形態と同様の構成である。
【００６３】
上記の構成を有する基板処理装置３０において、例えば、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−が生成されることになる。そして、生成室１１にあるプラズマ中の負イオンは、下部電極４Ａに印加される高周波電力の電圧が正のときに下部電極４Ａの引力によって下部電極４Ａに引き込まれ、この負イオンによって下部電極４Ａに載置された基板Ｓが処理される。
【００６４】
また、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ａｒガス又はＨｅガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には主として正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋が生成されることになる。そして、生成室１１にあるプラズマ中の正イオンが、下部電極４Ａに印加される高周波電力の電圧が負のときに下部電極４Ａの引力によって下部電極４Ａに引き込まれ、この正イオンによって下部電極４Ａに載置された基板Ｓが処理される。
【００６５】
さらに、ガス供給源（図示せず）から生成室１１に供給される処理ガスＧが、Ｃｌ２ガス又はＳＦ６ガスと、Ａｒガス又はＨｅガスとの混合ガスであるとする。この場合、生成室１１で生成されるプラズマ中には、負イオンであるＣｌ−又はＳＦ６−と、正イオンであるＡｒ＋又はＨｅ＋との双方が生成されることになる。そして、生成室１１にあるプラズマ中の負イオンは、下部電極４Ａに印加される高周波電力の電圧が正のときに下部電極４Ａの引力によって下部電極４Ａに引き込まれ、生成室１１にあるプラズマ中の正イオンは、下部電極４Ａに印加される高周波電力の電圧が負のときに下部電極４Ａの引力によって下部電極４Ａに引き込まれることになる。これらの負イオン及び正イオンによって下部電極４Ａに載置された基板Ｓが処理される。
【００６６】
そして、例えば、基板Ｓの処理が終わった後に、基板Ｓをチャンバ１の外部に取り出す。次いで、第１高周波電源５からコイル２に高周波電力を印加することで、クリーニング用のプラズマを生成する。この際、上部電極３に直流電力が印加されれば、プラズマ中のイオンが上部電極３に向って移動する。例えば、上部電極３に負の直流電力が印加されれば、プラズマ中の正イオンであるＡｒ＋等が上部電極３に向かって移動し、このイオンが上部電極３に衝突することで、上部電極３に付着した反応生成物等の付着物が削り取られる。換言すれば、チャンバ１内のクリーニングを行うことが可能である。
【００６７】
以上に説明した第２実施形態に係る基板処理装置３０によれば、第１導体８及び第２導体９が電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備する。このため、第１高周波電源５からコイル２に印加される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体８及び第２導体９に結合し難くなる。また、第２高周波電源７から第２導体９に供給される高周波電力によって生じる高周波の電磁波が、第１導体８及びコイル２に結合し難くなる。したがい、第２実施形態に係る基板処理装置３０によれば、高周波結合による弊害を抑制可能である。
【００６８】
具体的には、第１導体８に高周波の電磁波が結合し難くなるため、直流電源６から第１導体８を介して所望する電圧の直流電力がそのまま上部電極３に印加されることになる。仮に第１導体８に高周波の電磁波が結合して直流電力の電圧が変動すれば、プラズマ中のイオンの上部電極３への移動速度が低下するおそれがある。この場合、イオンの運動エネルギーが低下し、クリーニング時間が長くなってしまうおそれがある。第２実施形態に係る基板処理装置３０によれば、上記のように、第１導体８に高周波の電磁波が結合し難くなり、上部電極３に印加される直流電力の電圧が安定するため、クリーニング時間を抑制可能である。
また、第２導体９に高周波の電磁波が結合し難くなるため、第２高周波電源７から第２導体９を介して所望する周波数の高周波電力がそのまま下部電極４Ａに印加されることになる。このため、プラズマ中のイオンの引き込み効率が低下しない。
さらに、コイル２に高周波の電磁波が結合し難くなるため、コイル２に印加される高周波電力の周波数が安定する。このため、第１高周波電源５とコイル２との間のインピーダンスの整合不良が生じ難い。また、定在波の発生も抑制できるため、電力ロスを防止可能である。
【００６９】
また、第２実施形態に係る基板処理装置３０によれば、電磁波シールド構造８４、９４が、真空状態に保たれた雰囲気と、チャンバ１の前記雰囲気を区画する部分（同じ材料を用いて一体的に形成された、隙間が存在しない部分）とによって構成されている。このため、第１導体８及び第２導体９の全体を同軸ケーブルで構成する場合に比べて、チャンバ１の内部に位置する部分における電力ロスを低減可能である。
【００７０】
また、第２実施形態に係る基板処理装置３０によれば、生成室１１の上端が上部電極３によって覆われ、生成室１１の上端に接地部が設けられていない。さらに、図３から分かるように、上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積とほぼ同等である。このため、上部電極３に期待される効果を十分に得ることが可能である。
【００７１】
上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積よりも小さい場合、生成室１１の上端近傍の上部電極３の無い接地部に付着した付着物がクリーニングされないおそれがある。
逆に、上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積よりも大きい場合には、コイル２から生じた高周波の電磁波が上部電極３に結合するおそれがある。これにより、クリーニング時間が長くなってしまうおそれがある。
【００７２】
これに対し、第２実施形態に係る基板処理装置３０では、前述のように、生成室１１の上端に接地部が設けられておらず、なお且つ、上部電極３の面積が生成室１１の上端の面積とほぼ同等であるため、上記のようなおそれが生じることなく、上部電極３に期待される効果を十分に得ることが可能である。
【００７３】
なお、以上に説明した第１実施形態及び第２実施形態では、第１導体８及び第２導体９の双方がそれぞれ電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備する場合を例に挙げて説明した。高周波結合による弊害を十分に抑制するには、第１導体８及び第２導体９の双方がそれぞれ電磁波シールド構造８２、８４、９２、９４を具備することが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、第１導体８又は第２導体９の何れか一方のみが、電磁波シールド構造を具備する構成を採用することも可能である。
【００７４】
なお、本明細書では、上部電極及び下部電極の双方を備えた基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、上部電極及び下部電極のうち、何れか一方の電極のみを備え、該電極に高周波電源から高周波電力が印加される基板処理装置にも適用可能である。すなわち、一つの電極と高周波電源とを接続する導体が、本明細書に記載の電磁波シールド構造を具備する基板処理装置とすることも可能である。具体的には、前記導体のチャンバの内部に位置する部分が、真空状態に保たれた雰囲気に配置された導線から構成され、前記導線に対する電磁波シールド構造が、前記真空状態に保たれた雰囲気と、チャンバの前記雰囲気を区画する部分（同じ材料を用いて一体的に形成された、隙間が存在しない部分）とによって構成されている基板処理装置とすることも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・チャンバ
２・・・コイル
３・・・上部電極
４・・・下部電極
５・・・第１高周波電源
６・・・直流電源
７・・・第２高周波電源
８・・・第１導体
９・・・第２導体
１１・・・生成室
１２・・・処理室
２０、３０・・・基板処理装置
８１、９１・・・導線
８２、８４、９２、９４・・・電磁波シールド構造
Ｇ・・・処理ガス
Ｓ・・・基板
【図１】
2019175709.tif 000003
【図２】
2019175709.tif 000004
【図３】
2019175709.tif 000005