(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ波を用いるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】載置台２０、フォーカスリングＦＲ、第１の筒状部ＴＰ１、環状部ＡＰ、第２の筒状部ＴＰ２、及びチョーク部ＣＨを備えるプラズマ処理装置で、フォーカスリングＦＲは、載置台２０の静電チャックＥＳＣを囲むように環状に延在し、第１の筒状部ＴＰ１は誘電体製であり、フォーカスリングＦＲの下方において載置台２０の下部電極ＬＥの外周に沿って延在し、環状部ＡＰは誘電体製であり、フォーカスリングＦＲと第１の筒状部ＴＰ１の間に設けられる。第２の筒状部ＴＰ２は導電性であり、第１の筒状部ＴＰ１の外周に沿って延在している。チョーク部は誘電体製であり、フォーカスリングＦＲ及び環状部ＡＰを介して第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波を抑制し、第１の筒状部ＴＰ１から外側に突出し、且つ、環状に延在し、第２の筒状部TP2はチョーク部を覆っている。【選択図】図６
2015109249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内に設けられた載置台であり、下部電極、及び、該下部電極上に設けられた静電チャックを有する該載置台と、
を備え、
該プラズマ処理装置は、
前記静電チャックを囲むように環状に延在する誘電体製のフォーカスリングと、
前記フォーカスリングの下方において前記下部電極の外周に沿って延在する誘電体製の第１の筒状部と、
前記フォーカスリングと前記第１の筒状部の間に設けられた誘電体製の環状部と、
前記第１の筒状部の外周に沿って延在する導電性の第２の筒状部と、
前記フォーカスリング及び前記環状部を介して前記第１の筒状部を伝播するマイクロ波を抑制するための誘電体製のチョーク部と、
を備え、
前記チョーク部は、前記第１の筒状部の中心軸線に対する径方向において該第１の筒状部から外側に突出し、且つ、環状に延在しており、
前記第２の筒状部は、分離可能な上側部分及び下側部分を含んでおり、
前記チョーク部は、前記上側部分と下側部分の間に挟持されており、且つ、該第２の筒状部によって覆われている、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記径方向における前記チョーク部の長さは、該チョーク部内での前記マイクロ波の波長の１／４の長さである、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記上側部分と前記下側部分は、前記径方向において前記チョーク部よりも外側で、互いにねじ留めされている、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記フォーカスリング及び前記環状部を介して前記第１の筒状部を伝播するマイクロ波を抑制するための誘電体製の一以上の別のチョーク部であり、前記径方向において前記第１の筒状部から外側に突出し、且つ、環状に延在する該一以上の別のチョーク部を更に備え、
前記チョーク部、及び前記一以上の別のチョーク部を含む複数のチョーク部は、前記中心軸線が延在する方向において順に設けられている、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記径方向における前記複数のチョーク部の長さは、互いに異なっている、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の筒状部と前記チョーク部は、一体に形成されている、請求項１〜５の何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】
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては種々のプラズマ処理が被処理体に対して施される。プラズマ処理を実施するためのプラズマ処理装置では、処理容器内に供給されたガスが励起されることによりプラズマが生成される。このプラズマによって、被処理体が処理される。
【０００３】
また、プラズマ処理装置では、被処理体は、載置台上に載置される。載置台は、下部電極、及び静電チャックを有している。静電チャックは、下部電極上に設けられている。下部電極には、高周波電力を発生する高周波電源が、電気的に接続されている。
【０００４】
このような載置台を備えたプラズマ処理装置では、被処理体に対するプラズマ処理を均一化するために、特許文献１に記載されているように、フォーカスリングが用いられることがある。フォーカスリングは、誘電体から構成されており、静電チャック及び被処理体を囲むように設けられている。また、フォーカスリングは、載置台の下部電極を囲むように設けられた誘電体製の部材によって支持されている。このようにフォーカスリングを設けることによって、被処理体のエッジの外側におけるシース電位を調整することが可能となる。その結果、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性を調整することが可能となる。
【０００５】
一方、処理ガスを励起させる方式には種々の方式が存在しているが、近年、マイクロ波により処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７７３６９号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロ波を利用するプラズマ処理装置では、載置台の周囲に設けられたフォーカスリング及び誘電体製の部材を介してマイクロ波が伝播する。このように伝播するマイクロ波は、載置台の下方に設けられた種々の部品に影響を及ぼし得る。例えば、下部電極に高周波電力を供給する高周波電源の電力を不安定にしたり、或いは、種々の計測器の誤作動を招くことがある。
【０００８】
したがって、マイクロ波により処理ガスを励起させるプラズマ処理装置では、載置台の周囲を伝搬するマイクロ波を抑制することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一側面においては、マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器及び載置台を備える。載置台は、処理容器内に設けられている。載置台は、下部電極、及び、該下部電極上に設けられた静電チャックを有する。また、このプラズマ処理装置は、フォーカスリング、第１の筒状部、環状部、第２の筒状部、及びチョーク部を更に備えている。フォーカスリングは、静電チャックを囲むように環状に延在している。第１の筒状部は、誘電体製であり、フォーカスリングの下方において下部電極の外周に沿って延在している。環状部は、誘電体製であり、フォーカスリングと第１の筒状部の間に設けられている。第２の筒状部は、導電性であり、第１の筒状部の外周に沿って延在している。チョーク部は、誘電体製であり、フォーカスリング及び環状部を介して第１の筒状部を伝播するマイクロ波を抑制する。チョーク部は、第１の筒状部の中心軸線に対する径方向において該第１の筒状部から外側に突出し、且つ、環状に延在している。第２の筒状部は、分離可能な上側部分及び下側部分を含んでいる。チョーク部は、これら上側部分と下側部分の間に挟持されており、且つ、第２の筒状部によって覆われている。一形態においては、第１の筒状部とチョーク部は、一体に形成された単一の部材であってもよい。また、一形態においては、径方向におけるチョーク部の長さは、当該チョーク部内でのマイクロ波の波長の１／４の長さである。
【００１０】
このプラズマ処理装置では、マイクロ波、即ち入射波がフォーカスリング及び環状部を介して第１の筒状部に伝播する。入射波の一部は、チョーク部に伝播して当該チョーク部から第１の筒状部に戻される。このチョーク部は、入射波に対して略半波長分の位相差を有するマイクロ波、即ち反射波を第１の筒状部に戻す。このプラズマ処理装置では、チョーク部からの反射波が入射波と干渉することによって、入射波が減衰するか又は打ち消され、その結果、第１の筒状部を伝播するマイクロ波が抑制される。また、チョーク部は、第１の筒状部から径方向において外側に突出している。即ち、チョーク部は、入射波の伝播方向に対して垂直な方向に突出した構造を有している。これにより、チョーク部は、マイクロ波を大きく抑制することが可能となっている。さらに、チョーク部は、第２の筒状部の上側部分と下側部分とによって保持されている。即ち、チョーク部には、当該チョーク部の保持のために必要となり得るねじ穴等が設けられていない。したがって、第１の筒状部を伝播するマイクロ波の漏れを抑制することが可能である。また、このプラズマ処理装置では、第１の筒状部を伝播するマイクロ波が抑制されるので、マイクロ波の供給の開始の時点からプラズマが安定する時点までに要する期間を短縮させることが可能となる。
【００１１】
一形態においては、第２の筒状部の上側部分と下側部分は、チョーク部よりも径方向外側において、互いにねじ留めされていてもよい。この構成によれば、チョーク部に干渉することなく、第２の筒状部の上側部分と下側部分を互いに固定することが可能である。
【００１２】
一形態においては、プラズマ処理装置は、前記チョーク部及び一以上の別のチョーク部を含む複数のチョーク部を備えていてもよい。この形態では、複数のチョーク部は、前記中心軸線が延在する方向において順に設けられる。この形態によれば、第１の筒状部を伝播するマイクロ波を更に抑制することが可能である。
【００１３】
一形態においては、複数のチョーク部の径方向における長さは互いに異なっていてもよい。この形態によれば、マイクロ波の発信器の変動によって、マイクロ波の波長に変動が生じても、第１の筒状部を伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、プラズマ処理装置の載置台の周囲を伝搬するマイクロ波を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図２】スロット板の一例を示す平面図である。
【図３】誘電体窓の一例を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。
【図５】図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図である。
【図６】図１に示すプラズマ処理装置の載置台及びその周囲の構成を拡大して示す図である。
【図７】図６の一部を拡大した図である。
【図８】第１参考例の載置台及びその周囲の構成を示す図である。
【図９】第２参考例の載置台及びその周囲の構成の一部を拡大して示す図である。
【図１０】プラズマ処理装置１０のＶＳＷＲと共に第１参考例のＶＳＷＲを示すグラフである。
【図１１】プラズマ処理装置１０のＶＳＷＲと共に第１参考例のＶＳＷＲを示すグラフである。
【図１２】第２参考例のＶＳＷＲと共に第１参考例のＶＳＷＲを示すグラフである。
【図１３】プラズマ処理装置１０のチョーク部及び第３参考例のチョーク部を示す斜視図である。
【図１４】プラズマ処理装置１０のチョーク部のＶＳＷＲ及び第３参考例のチョーク部のＶＳＷＲを示すグラフである。
【図１５】別の実施形態に係るチョーク部を拡大して示す図である。
【図１６】チョーク部の個数をパラメータとして求めたＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】更に別の実施形態に係るチョーク部を拡大して示す図である。
【図１８】複数のチョーク部の長さの差をパラメータとして種々に異ならせて求めたＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】プラズマ処理装置１０及び第１参考例のプラズマ処理装置を用いて行った実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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附すこととする。
【００１７】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１においては、プラズマ処理装置の縦断面が概略的に示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、マイクロ波を用いて処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗを処理する装置である。
【００１８】
プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、その内部において処理空間Ｓを画成している。プラズマ処理装置１０では、処理空間Ｓ内にウエハＷが収容され、当該ウエハＷに対するプラズマ処理が施される。一実施形態において、処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含んでいる。側壁１２ａは、軸線Ｚが延びる方向（以下、「軸線Ｚ方向」という）に延在する略円筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に挟持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬ１が介在していてもよい。封止部材ＳＬ１は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。
【００１９】
プラズマ処理装置１０は、載置台２０を更に備えている。載置台２０は、処理容器１２内において、誘電体窓１８の下方に設けられている。載置台２０は、下部電極ＬＥ、及び、静電チャックＥＳＣを含んでいる。下部電極ＬＥは、マッチングユニットＭＵを介して、高周波電源ＲＦＧに接続されている。高周波電源ＲＦＧは、イオン引き込み用の高周波電力（高周波バイアス電力）を発生する。静電チャックＥＳＣは、下部電極ＬＥ上に設けられている。静電チャックＥＳＣは、クーロン力によってその上面に載置されたウエハＷを吸着して、当該ウエハＷを保持する。この載置台２０及びその周囲の構成要素の詳細については、後述する。
【００２０】
図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、ヒータＨＴ及びＨＳを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。
【００２１】
また、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内にマイクロ波を導入するために、一実施形態では、アンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、及び、モード変換器３８を更に備え得る。マイクロ波発生器３２は、ＧＨｚ帯のマイクロ波、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。このマイクロ波発生器３２は、チューナ３４、導波管３６、及びモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、軸線Ｚに沿って延在している。なお、載置台２０の載置領域ＭＲ、即ちウエハＷが載置される領域の中心は、軸線Ｚ上に位置している。
【００２２】
同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒形状を有している。この外側導体１６ａの中心軸線は、軸線Ｚに略一致している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続されている。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂは、一実施形態では、軸線Ｚ方向の延びる円筒形状を有している。この内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続している。
【００２３】
一実施形態において、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナである。このアンテナ１４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されており、誘電体窓１８の上面の上に設けられている。アンテナ１４は、誘電体板４２及びスロット板４４を含んでいる。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板４２は、スロット板４４と冷却ジャケット４０の下面の間に挟持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板４２、スロット板４４、及び、冷却ジャケット４０の下面を含んでいる。
【００２４】
図２は、スロット板の一例を示す平面図である。スロット板４４は、薄板状であって、円盤状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。円形のスロット板４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置している。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａ，４４ｂを含んでいる。スロット孔４４ａ，４４ｂそれぞれの平面形状は、長孔形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸が延びる方向と、スロット孔４４ｂの長軸が延びる方向は、互いに交差又は直交している。
【００２５】
図２に示す例では、複数のスロット対４４ｐは、軸線Ｚを中心とする仮想円ＶＣの内側に設けられた内側スロット対群ＩＳＰと仮想円ＶＣの外側に設けられた外側スロット対群ＯＳＰとに大別されている。内側スロット対群ＩＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、内側スロット対群ＩＳＰは、七つのスロット対４４ｐを含んでいる。内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ１の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ２の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ２は、半径ｒ１より大きい。
【００２６】
外側スロット対群ＯＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、外側スロット対群ＯＳＰは、２８個のスロット対４４ｐを含んでいる。外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ３の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ４の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ３は、半径ｒ２よりも大きく、半径ｒ４は、半径ｒ３よりも大きい。
【００２７】
また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ｂの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。
【００２８】
図３は、誘電体窓の一例を示す平面図であり、当該誘電体窓を処理空間Ｓ側から見た状態を示している。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。誘電体窓１８は、略円盤形状を有し、石英又はアルミナといった誘電体から構成されている。誘電体窓１８の上面１８ｕ上には、スロット板４４が設けられている。
【００２９】
誘電体窓１８の中央には、貫通孔１８ｈが形成されている。貫通孔１８ｈの上側部分は、後述する中央導入部５０のインジェクタ５０ｂが収容される空間１８ｓとなり、下側部分は、後述する中央導入部５０の中央導入口１８ｉとなる。なお、誘電体窓１８の中心軸線は、軸線Ｚと一致している。
【００３０】
誘電体窓の上面１８ｕと反対側の面、即ち下面１８ｂは、処理空間Ｓに接しており、プラズマを生成する側の面となる。この下面１８ｂは、種々の形状を画成している。具体的に、下面１８ｂは、中央導入口１８ｉを囲む中央領域において、平坦面１８０を有している。この平坦面１８０は、軸線Ｚに直交する平坦な面である。下面１８ｂは、平坦面１８０の径方向外側領域において、環状に連なり誘電体窓１８の板厚方向内方側に向かってテーパー状に凹む環状の第１凹部１８１を画成している。
【００３１】
第１凹部１８１は、内側テーパー面１８１ａ、底面１８１ｂ、及び、外側テーパー面１８１ｃによって画成されている。底面１８１ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行に環状に延在している。内側テーパー面１８１ａは、平坦面１８０と底面１８１ｂとの間において環状に延在しており、平坦面１８０に対して傾斜している。外側テーパー面１８１ｃは、底面１８１ｂと下面１８ｂの周縁部との間において環状に延在しており、底面１８１ｂに対して傾斜している。なお、下面１８ｂの周縁領域は、側壁１２ａに接する面となる。
【００３２】
また、下面１８ｂは、平坦面１８０から板厚方向内方側に向かって凹む複数の第２凹部１８２を画成している。複数の第２凹部１８２の個数は、図３及び図４に示す例では、７個である。これら複数の第２凹部１８２は、周方向に沿って等間隔に形成されている。また、複数の第２凹部１８２は、軸線Ｚに直交する面において円形の平面形状を有している。具体的には、第２凹部１８２を画成する内側面１８２ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒面である。また、第２凹部１８２を画成する底面１８２ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行な円形の面である。
【００３３】
図５は、図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図であり、誘電体窓１８を下側から見た状態を示している。図５に示すように、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａ及び複数のスロット孔４４ｂ、並びに内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっている。具体的には、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において外側テーパー面１８１ｃに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａは、底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において内側テーパー面１８１ａに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。
【００３４】
また、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。具体的には、平面視において、複数の第２凹部１８２の底面の重心（中心）それぞれが、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａ内に位置するように、構成されている。
【００３５】
再び図１を参照する。プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２により発生されたマイクロ波が、同軸導波管１６を通って、誘電体板４２に伝播され、スロット板４４のスロット孔４４ａ及び４４ｂから誘電体窓１８に与えられる。
【００３６】
誘電体窓１８では、上述したように第１凹部１８１を画成する部分の板厚、及び、第２凹部１８２を画成する部分の板厚は、他の部分よりも薄くなっている。したがって、誘電体窓１８では、第１凹部１８１を画成する部分、及び、第２凹部１８２を画成する部分において、マイクロ波の透過性が高められている。また、軸線Ｚ方向に見た場合に、外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａ及び４４ｂ、並びに、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっており、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。したがって、第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波の電界が集中して、当該第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波のエネルギーが集中する。その結果、第１凹部１８１及び第２凹部１８２において、プラズマを安定して発生させることが可能となり、誘電体窓１８の直下において径方向及び周方向に分布したプラズマを安定して発生させることが可能となる。
【００３７】
また、プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０及び周辺導入部５２を備えている。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、及び中央導入口１８ｉを含んでいる。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔に通されている。また、導管５０ａの端部は、誘電体窓１８が軸線Ｚに沿って画成する空間１８ｓ（図４参照）内まで延在している。この空間１８ｓ内且つ導管５０ａの端部の下方には、インジェクタ５０ｂが収容されている。インジェクタ５０ｂには、軸線Ｚ方向に延びる複数の貫通孔が設けられている。また、誘電体窓１８は、中央導入口１８ｉを画成している。中央導入口１８ｉは、空間１８ｓの下方に連続し、且つ軸線Ｚに沿って延びている。かかる構成の中央導入部５０は、導管５０ａを介してインジェクタ５０ｂにガスを供給し、インジェクタ５０ｂから中央導入口１８ｉを介してガスを噴射する。このように、中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８の直下にガスを噴射する。即ち、中央導入部５０は、電子温度が高いプラズマ生成領域にガスを導入する。
【００３８】
周辺導入部５２は、複数の周辺導入口５２ｉを含んでいる。複数の周辺導入口５２ｉは、主としてウエハＷのエッジ領域にガスを供給する。複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域、又は、載置領域ＭＲの縁部に向けて開口している。複数の周辺導入口５２ｉは、中央導入口１８ｉよりも下方、且つ、載置台２０の上方において周方向に沿って配列されている。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、誘電体窓の直下よりも電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）において軸線Ｚを中心として環状に配列されている。この周辺導入部５２は、電子温度の低い領域からウエハＷに向けてガスを供給する。したがって、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの解離度は、中央導入部５０から処理空間Ｓに供給されるガスの解離度よりも抑制される。
【００３９】
中央導入部５０には、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１を介して第１のガスソース群ＧＳＧ１が接続されている。また、周辺導入部５２には、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２が接続されている。第１のガスソース群ＧＳＧ１は、複数の第１のガスソースを含んでおり、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の第１の流量制御ユニットを含んでいる。複数の第１のガスソースはそれぞれ、複数の第１の流量制御ユニットを介して、共通ガスラインＧＬ１に接続されている。この共通ガスラインＧＬ１は、中央導入部５０に接続されている。なお、複数の第１の流量制御ユニットの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。
【００４０】
第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第２のガスソースを含んでおり、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の第２の流量制御ユニットを含んでいる。複数の第２のガスソースはそれぞれ、複数の第２の流量制御ユニットを介して、共通ガスラインＧＬ２に接続されている。この共通ガスラインＧＬ２は、周辺導入部５２に接続されている。なお、複数の第２の流量制御ユニットの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。
【００４１】
このように、プラズマ処理装置１０では、複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットが中央導入部５０専用に設けられており、これら複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットとは独立した複数の第２のガスソース及び複数の第２の流量制御ユニットが周辺導入部５２専用に設けられている。したがって、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの種類、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの流量を独立して制御することができる。また、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの種類、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される処理ガスに含まれる一以上のガスの流量を独立して制御することができる。
【００４２】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１の各流量制御ユニットに制御信号を送出して、中央導入部５０に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２の各流量制御ユニットに制御信号を送出して、周辺導入部５２に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のパワー、ＲＦバイアスのパワー及びＯＮ／ＯＦＦ、並びに、処理容器１２内の圧力を制御するよう、マイクロ波発生器３２、高周波電源ＲＦＧ、排気装置３０に制御信号を供給し得る。
【００４３】
一実施形態において、周辺導入部５２は、環状の管５２ｐを更に含んでいる。この管５２ｐには、複数の周辺導入口５２ｉが形成されている。環状の管５２ｐは、例えば、石英から構成され得る。図１に示すように、環状の管５２ｐは、一実施形態においては、側壁１２ａの内壁面に沿って設けられている。換言すると、環状の管５２ｐは、誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲ、即ちウエハＷとを結ぶ経路上には配置されていない。したがって、環状の管５２ｐは、プラズマの拡散を阻害しない。また、環状の管５２ｐが側壁１２ａの内壁面に沿って設けられているので、当該環状の管５２ｐのプラズマによる消耗が抑制され、当該環状の管５２ｐの交換頻度を減少させることが可能となる。さらに、環状の管５２ｐは、ヒータによる温度制御が可能な側壁１２ａに沿って設けられているので、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの温度の安定性を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、一実施形態においては、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けて開口している。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けてガスを噴射するよう、軸線Ｚに直交する平面に対して傾斜している。このように周辺導入口５２ｉが、ウエハＷのエッジ領域に向けて傾斜するように開口しているので、当該周辺導入口５２ｉから噴射されたガスの活性種は、ウエハＷのエッジ領域に直接的に向かう。これにより、ガスの活性種をウエハＷのエッジに失活させずに供給することが可能となる。その結果、ウエハＷの径方向における各領域の処理速度のばらつきを低減することが可能となる。
【００４５】
以下、図１と共に図６及び図７を参照して、プラズマ処理装置１０の載置台、及び、その周囲の構成について詳細に説明する。図６は、図１に示すプラズマ処理装置の載置台及びその周囲の構成を拡大して示す図である。また、図７は、図６の一部を拡大した図である。上述したように、載置台２０は、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを含んでいる。
【００４６】
下部電極ＬＥは、一実施形態では、第１プレート２２ａ及び第２プレート２２ｂを含んでいる。第１プレート２２ａは、略円盤状の部材である。また、第１プレート２２ａは、導電性の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。第１プレート２２ａの中心軸線は、軸線Ｚに略一致している。この第１プレート２２ａは、略筒状の支持部ＳＰ１によって支持されている。支持部ＳＰ１は、底部１２ｂから上方に延びており、第１プレート２２ａの下面の周縁領域に当接している。この支持部ＳＰ１は、石英といった絶縁体（誘電体）から構成されている。
【００４７】
第２プレート２２ｂは、第１プレート２２ａ上に設けられている。第２プレート２２ｂは、略円盤状の部材である。また、第２プレート２２ｂは、導電性の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。この第２プレート２２ｂは、第１プレート２２ａに導通している。また、第２プレート２２ｂの中心軸線は軸線Ｚに略一致している。一実施形態において、第２プレート２２ｂは、大径部２２ｃ及び小径部２２ｄを含んでいる。大径部２２ｃは、小径部２２ｄの下側において当該小径部２２ｄに連続している。また、大径部２２ｃの直径は、小径部２２ｄよりも大きくなっており、第１プレート２２ａの直径と略等しくなっている。
【００４８】
第１プレート２２ａには、給電棒ＰＦＲ及びマッチングユニットＭＵを介して、高周波電源ＲＦＧが電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波バイアス電力を出力する。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
【００４９】
第２プレート２２ｂの内部には、冷媒室ＲＣが設けられている。冷媒室ＲＣは、軸線Ｚ周りに螺旋状に延在している。この冷媒室ＲＣには、チラーユニットから配管ＰＰ１，ＰＰ２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環するように供給される。このように循環される冷媒によって、静電チャックＥＳＣ上のウエハＷの温度が、制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが供給管ＰＰ３を介して静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
【００５０】
静電チャックＥＳＣは、第２プレート２２ｂの上面の上に設けられている。静電チャックＥＳＣは、略円盤形状を有しており、その中心軸線は実質的に軸線Ｚに一致している。静電チャックＥＳＣの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域ＭＲを提供している。載置領域ＭＲは略円形であり、その中心は実質的に軸線Ｚ上に位置している。この静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを静電吸着力で保持する。そのため、静電チャックＥＳＣは、誘電体膜の間に挟まれた電極膜ＥＦを含んでいる。電極膜ＥＦには、直流電源ＤＳがスイッチＳＷを介して電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源ＤＳから印加される直流電圧により発生するクーロン力によってその上面にウエハＷを吸着し、当該ウエハＷを保持することができる。
【００５１】
また、静電チャックＥＳＣの誘電体膜内には、ヒータＨＣ及びヒータＨＥが設けられている。ヒータＨＣ及びヒータＨＥは、例えば、電熱線から構成されている。ヒータＨＣは、電極膜ＥＦの下方、且つ、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ち軸線Ｚに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥは、電極膜ＥＦの下方に設けられており、ヒータＨＣを囲むように延在している。このヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲのエッジ領域の下方に設けられている。
【００５２】
ヒータＨＣには、フィルタユニットＦＵ１を介してヒータ電源ＨＰ１が接続されている。ヒータ電源ＨＰ１は、ヒータＨＣに交流電力を供給する。フィルタユニットＦＵ１は、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源ＨＰ１に流入することを抑制する。フィルタユニットＦＵ１は、例えば、ＬＣフィルタから構成されている。また、ヒータＨＥには、フィルタユニットＦＵ２を介してヒータ電源ＨＰ２が接続されている。ヒータ電源ＨＰ２は、ヒータＨＥに交流電力を供給する。フィルタユニットＦＵ２は、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源ＨＰ２に流入することを抑制する。フィルタユニットＦＵ２は、例えば、ＬＣフィルタから構成されている。かかるフィルタユニットＦＵ１及びＦＵ２により、高周波電源ＲＦＧからの高周波電力がヒータ電源に流入して消費されることが抑制される。
【００５３】
また、静電チャックＥＳＣの径方向外側には、フォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲは、静電チャックＥＳＣを囲むように、静電チャックＥＳＣのエッジ及びウエハＷのエッジに沿って環状に延在している。フォーカスリングＦＲは、石英といった誘電体から構成されている。フォーカスリングＦＲは、ウエハＷのエッジの外側におけるシース電位を調整するために設けられており、ウエハＷのプラズマ処理の面内均一性に寄与する。
【００５４】
フォーカスリングＦＲの下方には、第１の筒状部ＴＰ１が設けられている。第１の筒状部ＴＰ１は、アルミナといった誘電体から構成されている。第１の筒状部ＴＰ１は、円筒形状を有しており、下部電極ＬＥの外周面に沿って延在している。一実施形態において、第１の筒状部ＴＰ１は、支持部ＳＰ１の上側部分の外周面、第１プレート２２ａの外周面、及び、第２プレート２２ｂの大径部２２ｃの外周面に沿って延在している。
【００５５】
第１の筒状部ＴＰ１とフォーカスリングＦＲとの間には、環状部ＡＰが設けられている。環状部ＡＰは、アルミナといった誘電体から構成されている。環状部ＡＰは、第２プレート２２ｂの小径部２２ｄの外周面に沿って環状に延在している。この環状部ＡＰの上面は、フォーカスリングＦＲの下面に接している。一実施形態において、環状部ＡＰの上面は、上方に突出した凸部ＰＪ１を含んでいる。凸部ＰＪ１は、環状部ＡＰの上面の内縁と外縁との間の中間において、環状に延在している。一方、フォーカスリングＦＲの下面は、凸部ＰＪ１が嵌合する凹部を画成している。したがって、環状部ＡＰ上にフォーカスリングＦＲが搭載されることで、当該フォーカスリングＦＲの位置が決定される。
【００５６】
また、環状部ＡＰの下面には凹部が形成されている。この凹部は、環状部ＡＰの下面の内縁と外縁の間の中間において環状に延在している。また、環状部ＡＰの下面は、当該凹部よりも径方向内側の領域ＲＬ１と、当該凹部よりも径方向外側の領域ＲＬ２とを含んでいる。領域ＲＬ１は、第２プレート２２ｂの大径部２２ｃと小径部２２ｄの間の段差面、及び、第１の筒状部ＴＰ１の上端面に接している。
【００５７】
また、環状部ＡＰの下面によって画成される凹部、及び領域ＲＬ２の下方には、第２の筒状部ＴＰ２が設けられている。第２の筒状部ＴＰ２は、略円筒形状を有している。この第２の筒状部ＴＰ２は、第１の筒状部ＴＰ１の外周に沿って延在している。一実施形態において、第２の筒状部ＴＰ２は、第１の筒状部ＴＰ１の外周面のうち下端から軸線Ｚ方向の中間位置までの領域に接している。また、第２の筒状部ＴＰ２は、支持部ＳＰ１の下側部分の外周面にも接している。この第２の筒状部ＴＰ２は、導電性の材料、例えば、アルミニウムから構成されている。一実施形態では、第２の筒状部ＴＰ２の表面には、イットリア（Ｙ２Ｏ３）製の膜が形成されていてもよい。或いは、第２の筒状部ＴＰ２の表面には、酸化処理が施されていてもよい。
【００５８】
第２の筒状部ＴＰ２の外周面及び環状部ＡＰの外周面から側壁１２ａまでの間には、排気路ＶＬが形成されている。排気路ＶＬは、底部１２ｂまで延びており、当該底部１２ｂに取り付けられた排気管２８に接続している。この排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器、及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置３０を動作させることにより、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介してガスを排気することが、また、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
【００５９】
排気路ＶＬの軸線Ｚ方向の中間には、バッフル板ＢＰが設けられている。バッフル板ＢＰは、軸線Ｚを中心として環状に延在する板状の部材である。このバッフル板ＢＰには、複数の貫通孔が形成されている。これら貫通孔は、軸線Ｚ方向にバッフル板ＢＰを貫通している。
【００６０】
バッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰは、第２の筒状部ＴＰ２と環状部ＡＰとの間に設けられている。バッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰの上面には、凸部ＰＪ２が形成されている。この凸部ＰＪ２は、環状部ＡＰの下面の上述した凹部に嵌合する。また、バッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰの上面は、凸部ＰＪ２の外側において環状部ＡＰの領域ＲＬ２に接している。また、バッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰの下面は、第２の筒状部ＴＰ２の上面に接している。
【００６１】
さらに、プラズマ処理装置１０では、チョーク部ＣＨが設けられている。チョーク部ＣＨは、フォーカスリングＦＲ及び環状部ＡＰを介して第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波を抑制する。このチョーク部ＣＨは、軸線Ｚに対して径方向において第１の筒状部ＴＰ１から外側に突出している。また、チョーク部ＣＨは、軸線Ｚを略中心として環状に延在している。チョーク部ＣＨは、アルミナといった誘電体から構成されている。このチョーク部ＣＨの内縁と外縁との間の長さＬ１は、当該チョーク部ＣＨ内でのマイクロ波の波長の約１／４の長さとなっている。
【００６２】
一実施形態では、チョーク部ＣＨは、第１の筒状部ＴＰ１と一体に形成されている。即ち、第１の筒状部ＴＰ１とチョーク部ＣＨとの複合体である部材は、誘電体製の略円筒形状の部材であり、軸線Ｚ方向の中間において、当該部材における上下の領域の外径よりも大きな外径をもったチョーク部ＣＨを有する一体の部材であってもよい。
【００６３】
チョーク部ＣＨは、第２の筒状部ＴＰ２によって覆われている。第２の筒状部ＴＰ２は、上下に分離可能な構造を有している。具体的には、第２の筒状部ＴＰ２は、上側部分ＵＰ及び下側部分ＬＰを含んでいる。上側部分ＵＰは、内側領域ＵＩＰ、及び、当該内側領域ＵＩＰよりも径方向において外側に設けられた外側領域ＵＯＰを含んでいる。同様に、下側部分ＬＰは、内側領域ＬＩＰ、及び、当該内側領域ＬＩＰよりも径方向において外側に設けられた外側領域ＬＯＰを含んでいる。上側部分ＵＰの内側領域ＵＩＰと下側部分ＬＰの内側領域ＬＩＰは、チョーク部ＣＨが収容される空間を、両者の間に画成している。チョーク部ＣＨは、当該空間内に収容されることによって、上側部分ＵＰ及び下側部分ＬＰの間に挟持される。また、上側部分ＵＰの外側領域ＵＯＰと下側部分ＬＰの外側領域ＬＯＰは、互いに接しており、且つ、チョーク部ＣＨの外周面に接している。
【００６４】
また、一実施形態において、上側部分ＵＰ及び下側部分ＬＰは、チョーク部ＣＨよりも径方向外側において、ねじＳＲによって互いに固定されている。一実施形態では、上側部分ＵＰの外側領域ＵＯＰ、下側部分ＬＰの外側領域ＬＯＰ、及びバッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰには、ねじ穴ＳＨが形成されている。ねじ穴ＳＨは、上側部分ＵＰの外側領域ＵＯＰ、下側部分ＬＰの外側領域ＬＯＰ、及びバッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰにわたって、軸線Ｚ方向に延びている。このねじ穴ＳＨにねじＳＲが螺合されることにより、第２の筒状部ＴＰ２の上側部分ＵＰ及び下側部分ＬＰは互いに固定される。また、第２の筒状部ＴＰ２の上側部分ＵＰ及び下側部分ＬＰと共に、バッフル板ＢＰの内側縁部ＩＥＰも固定される。
【００６５】
このプラズマ処理装置１０では、マイクロ波、即ち入射波がフォーカスリングＦＲ及び環状部ＡＰを介して第１の筒状部ＴＰ１に伝播し得る。この入射波は、第１の筒状部ＴＰ１内において下方に伝播する。入射波の一部は、チョーク部ＣＨに伝播して当該チョーク部ＣＨの外周面で反射され、第１の筒状部ＴＰ１に反射波として戻される。上述したように、チョーク部ＣＨは、当該チョーク部ＣＨ内でのマイクロ波の波長の約１／４の長さを有している。したがって、チョーク部ＣＨは、入射波に対して略半波長分の位相差を有する反射波を第１の筒状部ＴＰ１に戻す。プラズマ処理装置１０では、この反射波が入射波と干渉することによって、入射波が減衰するか又は打ち消される。その結果、第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波が抑制される。このように第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波が抑制されるので、プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２からのマイクロ波の供給の開始の時点からチューナ３４のインピーダンス調整の動作が安定する時点までの期間を短縮することができる。その結果、マイクロ波の供給の開始の時点から処理空間Ｓにおいて発生するプラズマが安定する時点までに要する期間を短縮させることが可能となる。
【００６６】
また、チョーク部ＣＨは、第１の筒状部ＴＰ１から径方向において外側に突出している。即ち、チョーク部ＣＨは、入射波の伝播方向に対して垂直な方向に突出した構造を有している。これにより、チョーク部ＣＨは、マイクロ波を大きく抑制することが可能である。
【００６７】
また、チョーク部ＣＨは、誘電体内でのマイクロ波の波長に対して１／４の長さを有するものであり、下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力の波長に対して極めて小さいサイズの構造である。なお、高周波バイアス電力の周波数は、数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの帯域内の周波数である。したがって、フォーカスリングＦＲ上のシース電位を決定するインピーダンスに対するチョーク部ＣＨの影響は、極めて小さいものとなる。
【００６８】
また、プラズマ処理装置１０では、第１の筒状部ＴＰ１の径方向における厚みは薄くなっている。さらに、誘電体で構成されたチョーク部ＣＨ内でのマイクロ波の波長は真空中でのマイクロ波の波長よりも短くなるので、第１の筒状部ＴＰ１でのマイクロ波を抑制するために必要となるチョーク部ＣＨの長さは短い。よって、排気路ＶＬに干渉することなくチョーク部ＣＨを設けることが可能である。即ち、排気路ＶＬのコンダクタンスに対して、チョーク部ＣＨが影響しないようになっている。
【００６９】
さらに、チョーク部ＣＨは、第２の筒状部ＴＰ２の上側部分ＵＰと下側部分ＬＰとによって保持されている。即ち、チョーク部ＣＨには、当該チョーク部ＣＨの保持に必要となり得るねじ穴等が設けられていない。したがって、第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波の漏れを抑制することが可能である。
【００７０】
以下、プラズマ処理装置１０の評価のために行ったシミュレーションについて説明する。また、プラズマ処理装置１０との対比のために評価した第１参考例及び第２参考例のシミュレーションについても説明する。
【００７１】
まず、第１参考例の載置台及びその周囲の構成要素について説明する。図８は、第１参考例の載置台及びその周囲の構成を示す図である。以下、プラズマ処理装置１０に対する第１参考例の相違点について説明する。図８に示すように、第１参考例においては、チョーク部ＣＨは設けられていない。また、第１参考例においては、第１の筒状部ＴＰ１ではなく、筒状部ＴＰ３が下部電極ＬＥの外周面に沿って延在している。筒状部ＴＰ３は、アルミナといった誘電体から構成されており、略円筒形状を有している。筒状部ＴＰ３は、支持部ＳＰ１の上側部分の外周面、第１プレート２２ａの外周面、及び、第２プレート２２ｂの大径部２２ｃの外周面に沿って延在している。また、筒状部ＴＰ３の上端部分は、環状部ＡＰの下面の凹部に嵌合している。
【００７２】
また、第１参考例では、第２の筒状部ＴＰ２ではなく、筒状部ＴＰ４が、筒状部ＴＰ３の外周面に沿って延在している。筒状部ＴＰ４は、アルミニウムから構成されており、略円筒形状を有している。筒状部ＴＰ４は、筒状部ＴＰ３の外周面のうち下端から軸線Ｚ方向の中間位置までの領域に接しており、さらに、支持部ＳＰ１の上側部分の外周面にも接している。この筒状部ＴＰ４と環状部ＡＰとの間には、バッフル板ＢＰの内側縁部が設けられている。
【００７３】
次に、第２参考例について説明する。図９は、第２参考例の載置台及びその周囲の構成の一部を拡大して示す図である。第１参考例に対する第２参考例の相違は、図９に示すように、筒状部ＴＰ３の下部内縁領域が空洞ＣＶになっており、当該空洞ＣＶの下側、径方向内側、及び径方向外側を囲むように金属製の部材ＭＭが設けられて点である。この第２参考例では、マイクロ波、即ち入射波は、筒状部ＴＰ３を下方に伝播し、反射波は入射波とは反対方向、即ち、上方に伝播する。
【００７４】
以下、プラズマ処理装置１０、第１参考例、及び第２参考例それぞれのシミュレーションの詳細について説明する。プラズマ処理装置１０のシミュレーションでは、チョーク部ＣＨの長さＬ１、及び、厚み、即ち幅Ｗ１（図７参照）をパラメータとして種々に異ならせて、第１の筒状部ＴＰ１におけるＶＳＷＲ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ  ｒａｔｉｏ）を算出した。ここで、ＶＳＷＲは、以下の式（１）によって表わすことができる。
【数１】
2015109249.tif 000003
（１）式において、ρはＶＳＷＲであり、Ｐｒは反射波のパワーであり、Ｐｆは入射波のパワーである。よって、ρが１であることはマイクロ波が抑制されていないことを表わす。また、マイクロ波が抑制されている程度はρの大きさに比例する。
【００７５】
第１参考例のシミュレーションでは、筒状部ＴＰ３におけるＶＳＷＲを算出した。さらに、第２参考例のシミュレーションにおいては、空洞ＣＶの鉛直方向の長さＬ２及び水平方向の幅Ｗ２（図９参照）をパラメータとして、筒状部ＴＰ３におけるＶＳＷＲを算出した。
【００７６】
図１０及び図１１は、プラズマ処理装置１０のＶＳＷＲと共に第１参考例のＶＳＷＲを示すグラフである。図１０及び図１１において横軸は長さＬ１を示しており、縦軸はＶＳＷＲを示している。また、図１０は、チョーク部ＣＨの誘電率が１の場合、即ち、チョーク部ＣＨが空洞の場合のＶＳＷＲを示している。また、図１１は、チョーク部ＣＨの誘電率が９．５の場合、即ち、チョーク部ＣＨがアルミナから構成されている場合のＶＳＷＲを示している。また、図１２は、第２参考例のＶＳＷＲと共に第１参考例のＶＳＷＲを示すグラフである。
【００７７】
図１０及び図１１に示すように、シミュレーションの結果、プラズマ処理装置１０のチョーク部ＣＨによれば、ＶＳＷＲが第１参考例のＶＳＷＲよりも大きな値を有することが確認された。具体的には、チョーク部ＣＨが、当該チョーク部ＣＨを構成する媒体に応じたマイクロ波の波長の約１／４の長さを有する場合に、大きなＶＳＷＲが得られることが確認された。
【００７８】
また、図１２と共に図１０及び図１１を参照すれば明らかなように、第２参考例のＶＳＷＲに対して、チョーク部ＣＨのＶＳＷＲは相当に大きな値となっていた。このことから、入射波の伝播方向に対して反射波を垂直に伝播させるチョーク部ＣＨによれば、マイクロ波を大きく抑制できることが確認された。
【００７９】
次いで、プラズマ処理装置１０の別のシミュレーション結果について説明する。このシミュレーションでは、チョーク部の穴の有無及び当該穴のサイズをパラメータとして用い、第１の筒状部ＴＰ１のＶＳＷＲを求めた。図１３は、プラズマ処理装置１０のチョーク部及び第３参考例のチョーク部を示す斜視図である。図１３の（ａ）には、プラズマ処理装置１０のチョーク部ＣＨと第１の筒状部ＴＰ１が示されており、図１３の（ｂ）には、第３参考例のチョーク部ＣＨ３と第１の筒状部ＴＰ１が示されている。図１３の（ａ）に示すように、プラズマ処理装置１０のチョーク部ＣＨには穴が形成されていない。一方、図１３の（ｂ）に示すように、第３参考例のチョーク部ＣＨ３には、１６個の穴ＲＨが等間隔に形成されている。シミュレーションでは、穴ＲＨの有無及び穴ＲＨの直径φをパラメータとして種々に異ならせた。
【００８０】
図１４は、プラズマ処理装置１０のチョーク部のＶＳＷＲ及び第３参考例のチョーク部のＶＳＷＲを示すグラフである。図１４に示すように、チョーク部ＣＨ３に穴ＲＨを設けた第３参考例では、ＶＳＷＲが小さな値となっていた。一方、チョーク部ＣＨによれば、ＶＳＷＲが大きな値となっていた。即ち、穴が形成されていないチョーク部ＣＨによれば、マイクロ波の漏れが抑制され、その結果、第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波を効率的に抑制することができることが確認された。
【００８１】
以下、チョーク部の別の実施形態について説明する。図１５は、別の実施形態に係るチョーク部を拡大して示す図である。図１５に示すように、一実施形態では、第１の筒状部ＴＰ１から外側に突出するように、複数のチョーク部ＣＨＡが設けられていてもよい。これらチョーク部ＣＨＡは、径方向において実質的に同じ長さを有しており、軸線Ｚ方向において順に設けられている。このように複数のチョーク部ＣＨＡを多段に設けることによって、マイクロ波を更に抑制することが可能となる。
【００８２】
図１６は、チョーク部ＣＨＡの個数をパラメータとして種々に異ならせて求めたＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図である。図１６において、横軸はチョーク部ＣＨＡの個数を示しており、縦軸はＶＳＷＲを示している。図１６に示すように、チョーク部ＣＨＡの個数の増加につれて、ＶＳＷＲが大きくなっている。即ち、このシミュレーションの結果、複数のチョーク部ＣＨＡによって、第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波を更に抑制することができることが可能であることが確認された。
【００８３】
図１７は、更に別の実施形態に係るチョーク部を拡大して示す図である。図１７に示すように、一実施形態では、第１の筒状部ＴＰ１から外側に突出するように、複数のチョーク部ＣＨＢ１，ＣＨＢ２，ＣＨＢ３が設けられていてもよく、これらチョーク部ＣＨＢ１，ＣＨＢ２，ＣＨＢ３の径方向における長さは互いに異なっていてもよい。長さの異なる複数のチョーク部は、異なる波長、即ち異なる周波数の入射波（マイクロ波）を抑制することを可能とする。例えば、マイクロ波発生器３２の変動によってマイクロ波の周波数が変動しても、第１の筒状部ＴＰ１を伝播するマイクロ波を抑制することが可能となる。
【００８４】
図１８は、三つのチョーク部の径方向の長さの差ＤＬをパラメータとして種々に異ならせて求めた第１の筒状部ＴＰ１におけるＶＳＷＲのシミュレーション結果を示すグラフである。図１８に結果を示すシミュレーションでは、チョーク部ＣＨＢ１，ＣＨＢ２，ＣＨＢ３が同一の長さを有する場合、即ち、ＤＬ＝０の場合のＶＳＷＲを求めた。また、当該シミュレーションでは、チョーク部ＣＨＢ２の長さに対してチョーク部ＣＨＢ１の長さが０．２５ｍｍ長く、チョーク部ＣＨＢ２の長さに対してチョーク部ＣＨＢ３の長さが０．２５ｍｍ短い場合、即ち、ＤＬ＝±０．２５ｍｍの場合のＶＳＷＲを求めた。また、当該シミュレーションでは、チョーク部ＣＨＢ２の長さに対してチョーク部ＣＨＢ１の長さが０．５ｍｍ長く、チョーク部ＣＨＢ２の長さに対してチョーク部ＣＨＢ３の長さが０．５ｍｍ短い場合、即ち、ＤＬ＝±０．５ｍｍの場合のＶＳＷＲを求めた。また、本シミュレーションにおいては、マイクロ波の周波数もパラメータとして種々に異ならせた。図１８において、横軸は、マイクロ波の周波数を示しており、縦軸はＶＳＷＲを示している。図１８に示すように、チョーク部ＣＨＢ１，ＣＨＢ２，ＣＨＢ３の長さの差ＤＬが大きくなるにつれて、ＶＳＷＲが大きな値をとるマイクロ波の周波数の範囲が大きくなることが確認された。このことから、複数のチョーク部を軸線Ｚ方向において順に配列して、これらチョーク部の長さを互いに異ならせることにより、抑制することが可能なマイクロ波の帯域を拡大することが可能であることが確認された。
【００８５】
以下、プラズマ処理装置１０、及び、第１参考例のプラズマ処理装置を用いて行った実験について説明する。なお、プラズマ処理装置１０は、図１に示したプラズマ処理装置であり、図６に示した載置台及びその周囲の構成を有するプラズマ処理装置である。また、第１参考例のプラズマ処理装置は、図６に示した載置台及びその周囲の構成に代えて図８に示した載置台及びその周囲の構成を有する点で、図１に示したプラズマ処理装置と異なるプラズマ処理装置である。
【００８６】
本実験では、プラズマ処理装置１０を用い、酸化シリコン製のウエハを載置台２０上に載置し、アルゴンガスのプラズマを発生させた。そして、チューナ３４における入射波のパワー及び反射波のパワーを計測し、処理空間Ｓにおける７０７ｎｍの波長の発光の強度を計測した。なお、７０７ｎｍの波長は、アルゴンガスのプラズマの発光波長である。また、第１参考例のプラズマ処理装置についても、同様の実験を行い、チューナにおける入射波のパワー及び反射波のパワーを計測し、処理空間における７０７ｎｍの波長の発光の強度を計測した。なお、プラズマ処理装置１０を用いた上記実験及び第１参考例のプラズマ処理装置を用いた上記実験をそれぞれ２０回行った。
【００８７】
図１９に実験の結果を示す。図１９の（ａ）には、プラズマ処理装置１０を用いた１回の実験で計測したチューナ３４における入射波のパワー及び反射波のパワー、並びに、処理空間における７０７ｎｍの波長の発光の強度（発光強度）を示すグラフが示されている。また、図１９の（ｂ）には、第１参考例のプラズマ処理装置を用いて行った１回の実験で計測したチューナにおける入射波のパワー及び反射波のパワー、並びに、処理空間における７０７ｎｍの波長の発光の強度（発光強度）を示すグラフが示されている。図１９の二つのグラフにおいて、横軸は、時間であり、縦軸は、チューナにおける入射波のパワー及び反射波のパワー、並びに、処理空間における７０７ｎｍの波長の発光の強度（発光強度）である。
【００８８】
図１９の（ｂ）のグラフに示すように、第１参考例のプラズマ処理装置では、マイクロ波の供給を開始した時点（約０．９秒の時点）からチューナにおける反射波のパワーが安定する時点までの期間（以下、「安定所要期間」という）内で、当該反射波のパワーが二つのピークを有していた。これは、筒状部ＴＰ３を介してマイクロ波が漏れ出すことに起因して処理容器内の異なる領域でプラズマが順に着火することにより、インピーダンスの変動が生じることに因るものと考えられる。これにより、第１参考例のプラズマ処理装置では、チューナ内での反射波のパワーが安定するまでの間に比較的長い時間を要していた。また、第１参考例のプラズマ処理装置では、マイクロ波の供給を開始した時点からプラズマの発光強度が安定する時点までに、比較的長い時間を要していた。なお、第１参考例のプラズマ処理装置を用いた２０回の実験の結果から求めた安定所要期間の平均値及び標準偏差値はそれぞれ、１．２７秒、０．０８秒であった。
【００８９】
一方、図１９の（ａ）のグラフに示すように、プラズマ処理装置１０では、安定所要期間が短縮されていた。また、マイクロ波の供給を開始した時点からプラズマの発光強度が安定する時点までの期間が、第１参考例のプラズマ処理装置の対応の期間に比して、相当に短縮されていた。したがって、プラズマ処理装置１０では、チョーク部ＣＨによって第１の筒状部ＴＰ１を介するマイクロ波の漏れが抑制され、その結果、マイクロ波の供給開始の時点からプラズマが安定する時点までに要する時間を短縮できることも確認された。なお、プラズマ処理装置１０を用いた２０回の実験の結果から求めた安定所要期間の平均値及び標準偏差値はそれぞれ、０．８１秒、０．０４秒であった。
【００９０】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、プラズマ処理装置１０は、マイクロ波を導入するためのアンテナとしてラジアルスロットラインアンテナを備えている。しかしながら、これに限定されることなく、処理ガスをマイクロ波によって励起させることができる任意のプラズマ源を用いることが可能である。
【００９１】
また、チョーク部は、石英によって構成されていてもよい。或いは、チョーク部は、イットリア、ジルコニアのようにアルミナよりも比誘電率の高い材料から構成されていてもよい。チョーク部を構成する材料として比誘電率の高い材料を用いることにより、当該チョーク部を伝播するマイクロ波の波長を短くすることができる。したがって、比誘電率の高い材料から構成されたチョーク部によれば、径方向における当該チョーク部の長さを短縮することが可能となる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…アンテナ、１８…誘電体窓、３２…マイクロ波発生器、２０…載置台、ＬＥ…下部電極、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、ＴＰ１…第１の筒状部、ＴＰ２…第２の筒状部、ＬＰ…下側部分、ＵＰ…上側部分、ＡＰ…環状部、ＢＰ…バッフル板、ＣＨ…チョーク部、ＳＨ…ねじ穴、ＶＬ…排気路、ＲＦＧ…高周波電源、Ｗ…ウエハ、Ｚ…軸線。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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