(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有する円板状のプラズマエッチング用の電極板であって、
同心円状の複数の異なる円周上には、前記電極板の一方の面を垂直に貫通する複数のガス穴が形成され、
前記電極板を径方向に２以上の領域に分けた各領域に異なるタイプのガス穴が形成され、前記異なるタイプのガス穴は、屈曲したタイプのガス穴を含み、
前記２以上の領域のうち少なくとも最外周を含む領域に形成されたガス穴は、屈曲したタイプのガス穴であり、
前記屈曲したタイプのガス穴は、前記電極板の一方の面を垂直に貫通するストレート細孔と、前記電極板内で該ストレート細孔と連通し、前記電極板の他方の面を非垂直に貫通するスロープ細孔とを有し、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔とからなるナナメ穴、又は、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔と前記ストレート細孔と前記スロープ細孔との連結部分にて分岐した経路を形成するトラップ細孔とからなるＹ字穴、の少なくともいずれかであり、
前記Ｙ字穴が形成される領域は、前記ナナメ穴が形成される領域より外周側に位置し、前記ナナメ穴が形成される領域は、前記電極板の厚さ方向にまっすぐに貫通する標準穴が形成される領域より外周側に位置する第１の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成することを特徴とするプラズマエッチング用の電極板。
【請求項２】
前記ナナメ穴は、第１のナナメ穴と、前記スロープ細孔に対する前記ストレート細孔の長さの比が第１のナナメ穴より短い第２のナナメ穴とを有し、
前記第１のナナメ穴が形成される領域は、前記第２のナナメ穴が形成される領域より内周側に位置する第２の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用の電極板。
【請求項３】
前記電極板の径方向に内周側、外周側、及び内周側と外周側の中間の３つの領域に分け、前記Ｙ字穴、前記第１のナナメ穴、前記第２のナナメ穴及び前記標準穴のうち前記第１の配置ルール及び前記第２の配置ルールに当てはまるガス穴を、それぞれ、前記内周側のガス穴、前記外周側のガス穴、前記中間のガス穴として形成することを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング用の電極板。
【請求項４】
前記３つの領域のうち各領域の内部に形成される複数のガス穴のタイプは同じであることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング用の電極板。
【請求項５】
前記３つの領域のうち隣接するいずれか２つの領域内の複数のガス穴のタイプは同じであることを特徴とする請求項４に記載のプラズマエッチング用の電極板。
【請求項６】
前記Ｙ字穴、前記第１のナナメ穴、前記第２のナナメ穴は、前記電極板に隣接して設けられたクーリングプレートのガス穴に屈折しながら連通する請求項２〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング用の電極板。
【請求項７】
処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間にプラズマ生成空間が形成される第１及び第２の電極と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給源と、を備えるプラズマエッチング処理装置であって、
第１の電極は、所定の厚みを有する円板状の電極板を有し、
同心円状の複数の異なる円周上には、前記電極板の一方の面を垂直に貫通する複数のガス穴が形成され、
前記電極板を径方向に２以上の領域に分けた領域毎に異なるタイプのガス穴が形成され、前記異なるタイプのガス穴は、屈曲したタイプのガス穴を含み、
前記２以上の領域のうち少なくとも最外周を含む領域に形成されたガス穴は、屈曲したタイプのガス穴であり、
前記屈曲したタイプのガス穴は、前記電極板の一方の面を垂直に貫通するストレート細孔と、前記電極板内で該ストレート細孔と連通し、前記電極板の他方の面を非垂直に貫通するスロープ細孔とを有し、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔とからなるナナメ穴、又は、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔と前記ストレート細孔と前記スロープ細孔との連結部分にて分岐した経路を形成するトラップ細孔とからなるＹ字穴、の少なくともいずれかであり、
前記Ｙ字穴が形成される領域は、前記ナナメ穴が形成される領域より外周側に位置し、前記ナナメ穴が形成される領域は、前記電極板の厚さ方向にまっすぐに貫通する標準穴が形成される領域より外周側に位置する第１の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成することを特徴とするプラズマエッチング処理装置。
【請求項８】
前記第１の電極は、上部電極であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマエッチング処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング用の電極板及びプラズマエッチング処理装置に関する。特に、電極板のガス穴の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング処理装置の上部電極には、プラズマ生成空間側に電極板（ＣＥＬ）、プラズマ生成空間の反対側にクーリングプレート（冷却板）が隣接して設けられている。電極板はシリコンＳｉで形成された所定の厚みの円板状部材であり、プラズマ生成空間にガスを導入するための多数のガス穴が貫通している。各ガス穴は細孔であり、同心円状の異なる複数の円周上に等間隔に設けられている。かかる構成により、電極板は、エッチングガスをプラズマ生成空間に導入するためのガスシャワーヘッドとして機能するようになっている。
【０００３】
電極板を形成するシリコンＳｉは、プラズマにより消耗する。通常、電極板が数百時間程度使用されると、ガス穴は、その内部がプラズマによって削れ、プラズマ生成空間側にラッパ状に広がる。ガス穴が広がると、電極板のセンタ側とエッジ側でエッチングレートにバラツキが生じ、プロセス特性が変化する。また、ガス穴の内部にプラズマが回り込み易くなる。回り込んだプラズマ中のイオンや電子は、ガス穴内をガスの流れに逆流して進行し、電極板とクーリングプレートとの隙間にて滞留するガスを励起する。これにより、電極板とクーリングプレートとの間、またはその上部の天井面にて異常放電が発生する。異常放電は、電極板やクーリングプレートを損傷させたり、パーティクル源となったり、電極板やクーリングプレートの表面を覆うアルマイト被膜にダメージを与え、チャンバ内を汚染するため好ましくない。
【０００４】
例えば、特許文献１には、上記プラズマの影響によりガス穴の径が広がる課題に対して、電極板の基板載置面に対向する電極板面側にポイントカスプ磁場を生成するマグネットを設け、金属板のガス穴とマグネットの位置をずらして、磁場がゼロになる位置にガス穴を配置する技術が開示されている。かかる構成によれば、ガス穴はプラズマ密度の薄い部分に配置され、ガス穴は濃いプラズマに曝されることから回避される。これにより、上部電極の裏面において異常放電を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、ポイントカスプ磁場を生成させるＮ極とＳ極が交代するように、Ｎ極２個とＳ極２個からなる４個のマグネットが配置されていて、４個のマグネットの中間位置に生まれるゼロ磁場部分にガス穴を設けるように設計されている。しかし、ガス穴の位置が、必ずしも安定して磁場がゼロになる位置ではない場合が生じる。よって、特許文献１では、上部電極裏面における異常放電を確実に防止することはできなかった。
【０００７】
上記課題に対して、本発明の目的とするところは、上部電極裏面における異常放電を防止することが可能な、プラズマエッチング用の電極板及びプラズマエッチング処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の厚みを有する円板状のプラズマエッチング用の電極板であって、同心円状の複数の異なる円周上には、前記電極板の一方の面を垂直に貫通する複数のガス穴が形成され、前記電極板を径方向に２以上の領域に分けた各領域に異なるタイプのガス穴が形成され、前記異なるタイプのガス穴は、屈曲したタイプのガス穴を含み、前記２以上の領域のうち少なくとも最外周を含む領域に形成されたガス穴は、屈曲したタイプのガス穴であり、前記屈曲したタイプのガス穴は、前記電極板の一方の面を垂直に貫通するストレート細孔と、前記電極板内で該ストレート細孔と連通し、前記電極板の他方の面を非垂直に貫通するスロープ細孔とを有し、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔とからなるナナメ穴、又は、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔と前記ストレート細孔と前記スロープ細孔との連結部分にて分岐した経路を形成するトラップ細孔とからなるＹ字穴、の少なくともいずれかであり、前記Ｙ字穴が形成される領域は、前記ナナメ穴が形成される領域より外周側に位置し、前記ナナメ穴が形成される領域は、前記電極板の厚さ方向にまっすぐに貫通する標準穴が形成される領域より外周側に位置する第１の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成することを特徴とするプラズマエッチング用の電極板が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、円板状の電極板は、該電極板を径方向に２以上の領域に分けた領域毎に異なるタイプのガス穴が形成されている。前記異なるタイプのガス穴には、屈曲したタイプのガス穴が含まれている。屈曲したタイプのガス穴にはプラズマが入り込みにくいため、上部電極裏面における異常放電を防止することができる。例えば、プラズマエッチング処理装置では、電極板の外周側ではガスが排気されにくいため放電しやすい傾向にある。これを考慮して、外周側のガス穴を内周側のガス穴よりプラズマが入り込みにくい屈曲したタイプのガス穴にすることにより、異常放電を防止することができる。また、電極板に前記異なるタイプのガス穴を設けることにより、同一の電極板内に一様にストレート形状の標準的なガス穴が形成される従来の電極板に比べて、前記電極板を装着するプラズマエッチング処理装置の形状や大きさ、プロセス条件によって、複数タイプのガス穴の配置を最適化することができる。
【００１４】
前記ナナメ穴は、第１のナナメ穴と、前記スロープ細孔に対する前記ストレート細孔の長さの比が第１のナナメ穴より短い第２のナナメ穴とを有し、前記第１のナナメ穴が形成される領域は、前記第２のナナメ穴が形成される領域より内周側に位置する第２の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成してもよい。
【００１５】
前記電極板の径方向に内周側、外周側、及び内周側と外周側の中間の３つの領域に分け、前記Ｙ字穴、前記第１のナナメ穴、前記第２のナナメ穴及び前記標準穴のうち前記第１の配置ルール及び前記第２の配置ルールに当てはまるガス穴を、それぞれ、前記内周側のガス穴、前記外周側のガス穴、前記中間のガス穴として形成してもよい。
【００１６】
前記３つの領域のうち各領域の内部に形成される複数のガス穴のタイプは同じであってもよい。
【００１７】
前記３つの領域のうち隣接するいずれか２つの領域内の複数のガス穴のタイプは同じであってもよい。
【００１８】
前記Ｙ字穴、前記第１のナナメ穴、前記第２のナナメ穴は、前記電極板に隣接して設けられたクーリングプレートのガス穴に屈折しながら連通してもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間にプラズマ生成空間が形成される第１及び第２の電極と、前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給源と、を備えるプラズマエッチング処理装置であって、第１の電極は、所定の厚みを有する円板状の電極板を有し、同心円状の複数の異なる円周上には、前記電極板の一方の面を垂直に貫通する複数のガス穴が形成され、前記電極板を径方向に２以上の領域に分けた領域毎に異なるタイプのガス穴が形成され、前記異なるタイプのガス穴は、屈曲したタイプのガス穴を含み、前記２以上の領域のうち少なくとも最外周を含む領域に形成されたガス穴は、屈曲したタイプのガス穴であり、前記屈曲したタイプのガス穴は、前記電極板の一方の面を垂直に貫通するストレート細孔と、前記電極板内で該ストレート細孔と連通し、前記電極板の他方の面を非垂直に貫通するスロープ細孔とを有し、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔とからなるナナメ穴、又は、前記ストレート細孔と前記スロープ細孔と前記ストレート細孔と前記スロープ細孔との連結部分にて分岐した経路を形成するトラップ細孔とからなるＹ字穴、の少なくともいずれかであり、前記Ｙ字穴が形成される領域は、前記ナナメ穴が形成される領域より外周側に位置し、前記ナナメ穴が形成される領域は、前記電極板の厚さ方向にまっすぐに貫通する標準穴が形成される領域より外周側に位置する第１の配置ルールに基づき各タイプのガス穴を各領域に形成することを特徴とするプラズマエッチング処理装置が提供される。かかる構成によれば、屈曲したタイプのガス穴にはプラズマが入り込みにくいため、上部電極裏面における異常放電を防止することができる。
【００２２】
前記第１の電極は、上部電極であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、上部電極裏面における異常放電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る複数タイプのガス穴を示した図である。
【図３】本実施形態に係る電極板のプレート面において実験による放電痕の観察位置を示す。
【図４】観察位置と放電痕の有無を示した実験結果の表である。
【図５】本実施形態に係る複数タイプのガス穴の消耗の程度を示した実験結果の表である。
【図６】ガス穴のタイプと放電痕の有無を示した実験結果の表である。
【図７】ガス穴のタイプと放電痕の有無を示した実験結果の表である。
【図８】ガス穴のタイプと放電痕の有無を示した実験結果の表である。
【図９】ガス穴のタイプと放電現象との関係を説明するための図である。
【図１０】ガス穴のタイプ別特徴を比較した表である。
【図１１】複数タイプのガス穴の配置例を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
（プラズマエッチング処理装置の全体構成）
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理装置の概略構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る容量結合型（平行平板型）のエッチング装置を模式的に示した縦断面図である。
【００２７】
プラズマエッチング処理装置１０は、内部にてウエハＷにエッチング処理が施される処理容器１００を有する。処理容器１００は円筒状で、接地されている。処理容器１００は、たとえばアルミニウムの母材に絶縁物を溶射した部材や、シリコン又はアルミニウムの母材にセラミックスを被覆した部材から形成される。
【００２８】
処理容器１００の内部には、上部電極１０５及び下部電極１１０が対向して配置されている。これにより、一対の平行平板電極が構成され、その間にプラズマ生成空間Ｕが形成される。上部電極１０５には、プラズマ生成空間Ｕ側に電極板１６０、プラズマ生成空間Ｕと反対側にクーリングプレート１７０が設置されている。電極板１６０とクーリングプレート１７０とはともに所定の厚みを有する円板状の部材であって隣接して配置されている。
【００２９】
電極板１６０は、シリコンやアルミニウム等の導電性物質から形成されている。電極板１６０には、第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７が多数形成されている。第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７は、屈曲しながら電極板１６０の厚さ方向に電極板１６０を貫通している。
【００３０】
第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７は、電極板のプラズマ生成空間Ｕ側の面を垂直に貫通している。一方、第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７は、電極板のプラズマ生成空間Ｕと反対側の面を非垂直に貫通している。ガス穴のタイプ、配置、作用及び効果については後程詳述する。
【００３１】
クーリングプレート１７０は、熱伝導のよいアルミニウムやシリコン等の導電性物質から形成されていて、電極板１６０に伝えられたプラズマの熱を冷却するようになっている。本実施形態では、電極板１６０及びクーリングプレート１７０の表面はアルミニウムの陽極酸化処理（アルマイト被膜）により、プラズマから保護されている。電極板１６０及びクーリングプレート１７０の表面にはアルミナ又はイットリアが溶射されていてもよい。
【００３２】
クーリングプレート１７０には、厚み方向にまっすぐに貫通するガス穴１０８が形成されていて、電極板１６０の第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７等の屈曲穴の上部開口に屈折しながら連通している。かかる構成によれば、エッチングガスは、ガス供給源１１５から供給され、クーリングプレート１７０のガス穴１０８を通って、電極板１６０の第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７からプラズマ生成空間Ｕに導入される。
【００３３】
下部電極１１０には、ウエハＷを載置する載置台１２０が設けられている。載置台１２０はアルミニウム等の金属から形成されていて、図示しない絶縁体を介して支持部材１２３により支持されている。これにより、下部電極１１０は電気的に浮いた状態になっている。載置台１２０の外周近傍には、細孔を有するバッフル板１２５が設けられていてガスの流れを制御する。バッフル板１２５は接地されている。
【００３４】
上部電極１０５には、整合器１３５を介して高周波電源１４０が接続されていて、所望の周波数の高周波を上部電極１０５に印加するようになっている。下部電極１１０にもまた、整合器１４５を介して高周波電源１５０が接続されていて、所望の周波数の高周波を下部電極１１０に印加するようになっている。
【００３５】
ガス供給源１１５から供給されたエッチングガスは、高周波電源１４０及び高周波電源１５０から出力された高周波の電界エネルギーにより励起され、これにより、プラズマ生成空間Ｕにプラズマが生成される。生成されたプラズマによりウエハＷにエッチング処理が施される。なお、プラズマ処理空間Ｕは、処理容器１００の内壁、バッフル板１２５及び載置台１２０で囲まれた空間である。
【００３６】
処理容器１００の底面には排気口１５５が設けられ、排気口１５５に接続された図示しない排気装置により処理容器１００の内部を排気することにより、処理容器内を所望の真空状態に維持するようになっている。
【００３７】
（ガス穴のタイプ）
本実施形態では、電極板１６０に形成され得るガス穴のタイプとして、標準穴、Ｙ字穴、ナナメ穴がある。Ｙ字穴及びナナメ穴は、屈曲穴の一例である。ナナメ穴には、上述した第１のナナメ穴だけでなく、第２のナナメ穴等が含まれる。標準穴は、電極板１６０の厚さ方向にまっすぐに貫通する通常の穴（ストレート穴）である。
【００３８】
屈曲穴の各種タイプについて説明する。図２（ａ）に示したように、Ｙ字穴１０７は、ストレート細孔１０７ａ、スロープ細孔１０７ｂ及びトラップ細孔１０７ｃから構成される。ストレート細孔１０７ａは、電極板１６０のプラズマ生成空間Ｕ側（ガス出口側）の面を垂直に貫通する。スロープ細孔１０７ｂは、電極板１６０内でストレート細孔１０７ａと連通し、電極板１６０のプラズマ生成空間Ｕと反対側（ガス入口側）の面を斜め（非垂直）に貫通する。トラップ細孔１０７ｃは、ストレート細孔１０７ａとスロープ細孔１０７ｂとの連結部分Ｑ１にて分岐し、ストレート細孔１０７ａを延長する経路を形成する。電極板１６０の下面からトラップ細孔１０７ｃの先端までの長さと、トラップ細孔１０７ｃの先端から電極板１６０の上面までの長さの比は、７：３である。電極板１６０の下面から連結部分Ｑ１までのストレート細孔１０７ａの長さと、連結部分Ｑ１から電極板１６０の上面までのスロープ細孔１０７ｂの高さ方向の長さの比は、５：５である。本実施形態では、電極板１６０の厚さは１０ｍｍである。なお、ストレート細孔１０７ａはドリルで電極板１６０に穴を開けて形成し、スロープ細孔１０７ｂはレーザを用いて形成する。
【００３９】
第１のナナメ穴１０６は、ストレート細孔１０６ａ及びスロープ細孔１０６ｂから構成される。ストレート細孔１０６ａ及びスロープ細孔１０６ｂは、ストレート細孔１０７ａ及びスロープ細孔１０７ｂと同じ構成である。電極板１６０の下面から連結部分Ｑ２までのストレート細孔１０６ａの長さと、連結部分Ｑ２から電極板１６０の上面までのスロープ細孔１０６ｂの高さ方向の長さの比は、７：３である。ストレート細孔１０６ａ及びスロープ細孔１０６ｂの製造方法は、ストレート細孔１０７ａ及びスロープ細孔１０７ｂと同じである。
【００４０】
第２のナナメ穴１０９は、第１のナナメ穴１０６と同じの構成であり、ストレート細孔１０９ａ及びスロープ細孔１０９ｂの高さ方向の比のみが異なる。第２のナナメ穴１０９では、その比は５：５となっている。第１のナナメ穴１０６、第２のナナメ穴１０９は、前述の通りナナメ穴の一例であり、ストレート細孔１０９ａとスロープ細孔１０９ｂの高さ方向の比は、これらのナナメ穴の比に限られず、製造可能な領域でどのような比率を取ることもできる。
【００４１】
なお、図１では、第１のナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７のスロープ細孔１０６ｂ、１０７ｂは、外周側に向かって傾斜しているが、これに限らず、内周側に向かって傾斜してもよい。ただし、スロープ細孔のすべての傾斜は同方向に傾斜する必要がある。本実施形態では、スロープ細孔は接線方向に傾斜している。また、ガス穴の径は、φ０．５ｍｍである。
【００４２】
（ガス穴の配置）
次に、ガス穴の配置について説明する。通常、プラズマエッチング処理装置１０では、電極板１６０のプレート面の外周側は処理容器１００の内壁に近いためガスが排気されにくい。よって、電極板１６０のプレート面の外周側は内周側より放電しやすい。図３に示したように、電極板１６０には、同心円状の複数の異なる２１の円周上に（図示しない）標準穴が等間隔に形成されている。図４は、このように同心円状に設けられた２１周の円周上に一様に標準穴を形成した場合の、エッチング処理により生じた放電痕の実験結果を示す。
【００４３】
このときの実験の条件を以下に示す。
処理容器１００内の圧力：２５ｍＴｏｒｒ
高周波電源１４０から出力される高周波のパワー：３３００Ｗ
高周波電源１５０から出力される高周波のパワー：３８００Ｗ
高周波（ＲＦ）の印加時間：２５０ｈ
ガス種及び流量：Ｃ５Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２＝３０／７５０／５０ｓｃｃｍ
【００４４】
電極板１６０上部のプレート面の放電痕について調べた。図４の観察位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図３の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを通る各中心線と各周との交点位置を示す。各周における観察位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて放電痕が残っているかを目視した結果、図４の「○」は放電痕なしまたは弱い放電痕あり、「×」は強い放電痕ありを示す。これによれば、１６周以降で強い放電痕が目視され、特に、最外周からの２周（２０周及び２１周）ではほぼ全周に渡って強い放電痕が生じていることがわかった。
【００４５】
次に、電極板１６０に、複数のタイプのガス穴が同心円状の複数の異なる円周上に等間隔に形成されている場合について説明する。本実施形態では、図３に示したように、同心円状設けられた２１周の各円周上に図示しないガス穴が多数設けられている。本実施形態では、電極板１６０を径方向に、外周側領域と内周側領域の２つの領域に分け、領域毎に異なるタイプのガス穴が形成されている。各領域内のガス穴は、すべて同一タイプで形成する。具体的には、外周側領域に含まれる最外周（２１周）及びその１つ内側の周（２０周）の２つの円周上に複数のＹ字穴１０７が等間隔に形成されている。また、内周側領域に含まれる１９周の円周には、複数の第１のナナメ穴１０６が各円周上に等間隔に形成されている。
【００４６】
このように、本実施形態では、電極板１６０のプレート面を外周側領域及び内周側領域の２つに分け、各領域に異なるタイプのガス穴を形成しているが、これに限られず、電極板１６０のプレート面を３つ以上の領域に分けてもよい。また、本実施形態では、外周側領域及び内周側領域のいずれにもタイプの異なる屈曲穴が設けられているが、ガス穴の配置はこれに限られない。ただし、２以上の領域のうち少なくとも最外周を含む領域に形成されるガス穴は、屈曲穴でなければならない。例えば、プラズマエッチング処理装置１０では、電極板１６０の外周側ではガスが排気されにくいため放電しやすい傾向にある。これを考慮して、外周側のガス穴を内周側のガス穴よりプラズマが入り込みにくい屈曲したタイプのガス穴にすることにより、異常放電を効果的に防止することができる。なお、複数タイプのガス穴の配置の最適化については後程説明する。
【００４７】
この結果を考慮して、本実施形態に係る電極板１６０では、最外周から２周（２０周及び２１周）のガス穴をそれより内周側のガス穴よりプラズマが入り込みにくいタイプの屈曲穴に形成し、これにより、異常放電を防止する。このようにして、本実施形態に係る電極板１６０では、プラズマエッチング処理装置１０の形状やサイズに基づき、電極板１６０を径方向に分けた領域毎に形成するガス穴のタイプを変えることによって、ガス穴のタイプの配置の最適化を図る。
【００４８】
（ガス穴のタイプと放電の関係）
ガス穴の配置の最適化について説明する前に、上述した屈曲穴を含むガス穴のタイプと放電の関係について説明する。図５（ａ）に示したように、電極板１６０を４分割して、プレート面の各位置（１）〜（１０）における放電痕の有無を目視により確認する実験を行った。実験の条件は、図４の標準穴の場合の放電実験と同じであり、高周波の印加時間のみ５００ｈと上記標準穴の場合の実験より２倍の時間をかけた。
【００４９】
実験の結果を図５（ｂ）に示す。ガス穴のタイプが標準穴（φ０．５ｍｍ）の場合、位置（１）〜（１０）の１０箇所すべてで放電痕が見られた。よって、標準穴の場合、放電率は１００％であった。これに対して、ガス穴のタイプがＹ字穴１０７の場合、位置（１）〜（１０）のうち、位置（１）の１箇所のみで放電痕が見られた。よって、Ｙ字穴１０７の場合、放電率は１０％であった。ガス穴のタイプが第１のナナメ穴１０６（７：３）の場合、位置（１）〜（１０）のうち、位置（１）と位置（８）の２箇所で放電痕が見られた。よって、第１のナナメ穴１０６（７：３）の場合、放電率は２０％であった。以上から、屈曲穴は、標準穴よりも放電させにくいことが証明された。
【００５０】
高周波の印加時間を変えた場合にも屈曲穴と標準穴で同じような放電傾向が見られた。高周波の印加時間を１５０ｈとしたときの屈曲穴の放電痕の目視結果を図６に示し、高周波の印加時間を３００ｈとしたときの屈曲穴の放電痕の目視結果を図７に示す。これに対して、図８は、高周波の印加時間を２５０ｈとしたときの標準穴の放電痕の目視結果である。図６，７に示したように、屈曲穴がナナメ穴１０６及びＹ字穴１０７のいずれの場合にも、電極板１６０のプレート面の位置（１）〜（５）において放電痕は見られなかった。一方、図８に示したように、標準穴の場合には、電極板１６０のプレート面の位置（１）〜（５）において放電痕が見られ、特に位置（１）及び位置（５）において、強い放電痕が見られた。
【００５１】
電極板１６０は、プラズマ生成空間Ｕの上部に配設されていて、プラズマに曝されるため、プラズマの影響を受けやすい。そのため、プロセス中、電極板１６０を形成するシリコンＳｉは、プラズマにより消耗する。標準穴の場合(図９（ａ）参照)、通常、電極板１６０は、数百時間程度使用されると、プラズマによってガス穴の内部が削れてプラズマ生成空間Ｕ側に向けてラッパ状に広がる(図９（ｂ）参照)。このようにガス穴が広がると、消耗前と比べてプロセス特性が変化するため、新しい電極板１６０に交換する必要が生じる。
【００５２】
電極板１６０のガス穴が広がってラッパ状になると、ガス穴の内部にプラズマ中のイオンや電子が回り込む。回り込んだイオンや電子は、図９（ｂ）に示したように、ガス穴内をガスの流れに逆流して進行し、電極板１６０とクーリングプレート１７０との隙間にて滞留するガスを励起する。これにより、電極板１６０とクーリングプレート１７０との間で異常放電が生じる。電子がさらにクーリングプレート１７０のガス穴をガスの流れに逆流して進行していくと、クーリングプレート１７０の上面や処理容器１００の天井面で異常放電が生じる場合もある。異常放電は、電極板１６０やクーリングプレート１７０を損傷させたり、パーティクル源となったり、電極板１６０やクーリングプレート１７０の表面を覆うアルマイト被膜にダメージを与え、処理容器１００内を汚染するため好ましくない。
【００５３】
そこで、本実施形態に係る電極板１６０には、第１のナナメ穴１０６やＹ字穴１０７のガス穴が形成されている(図９（ｃ）及び図９（ｄ）参照)。これによれば、ガス穴が途中で屈曲しているため、ガス穴内に入り込んだプラズマ中の荷電粒子が壁に衝突して、消滅しやすい。これにより、電極板１６０の上部までプラズマが進行することを抑制することができる。これにより、異常放電を防止することができる。
【００５４】
特に、図９（ｄ）に示したＹ字穴１０７の場合には、屈曲部分にトラップ細孔１０７ｃが形成され、トラップ細孔１０７ｃの空間に荷電粒子が捕われやすい構造となっている。このため、図９（ｃ）に示した第１のナナメ穴１０６の場合と比べて、荷電粒子がトラップされやすい。よって、ガス穴がＹ字穴１０７の場合には、ガス穴が第１のナナメ穴１０６の場合よりも、さらに効果的に異常放電を防止することができる。
【００５５】
以上に説明した放電の実験結果及び屈曲穴の原理に基づき、本実施形態に係る電極板１６０では、電極板１６０のプレート面内で放電しやすい領域に屈曲穴を配置する。例えば、本実施形態に係る電極板１６０では、最も放電しやすい領域である最外周側から２周のガス穴に、屈曲穴を配列する。ただし、本実施形態では最外周側から２周の領域のガス穴にＹ字穴１０７を用いたが、これに限らず、Ｙ字穴１０７の替わりに第１のナナメ穴１０６や第２のナナメ穴１０９を用いてもよい。また、本実施形態では、内周側から１９周の領域に第１のナナメ穴１０６を用いているが、第２のナナメ穴１０９や標準穴を用いてもよい。
【００５６】
（ガス穴のタイプ別特徴）
以上に説明したさまざまな構造の屈曲穴を目的に合わせて最適化しながら配置するために、図１０に示したガス穴のタイプ別の特徴を知ることは有益である。たとえば、対放電性能の点では、標準穴が最も悪く、第１のナナメ穴（７：３）１０６、第２のナナメ穴（５：５）１０９、Ｙ字穴１０７の順に良くなる。
【００５７】
第１のナナメ穴（７：３）１０６と第２のナナメ穴（５：５）１０９では、第２のナナメ穴（５：５）１０９の方が傾斜部分が長いため、ガス穴内に入り込んだプラズマの電子が壁に衝突し、消滅しやすい。このため、第２のナナメ穴（５：５）１０９の方が第１のナナメ穴（７：３）１０６よりも放電しにくい。
【００５８】
製造コストの点では、Ｙ字穴１０７が最も悪く、第２のナナメ穴（５：５）１０９、第１のナナメ穴（７：３）１０６、標準穴の順に良くなる。Ｙ字穴１０７が構造上最も複雑であり、ナナメ穴１０６、１０９はその次に構造が複雑であるため、機械加工に手間がかかるからである。
【００５９】
（ガス穴の配置の最適化）
以上に説明したガス穴のタイプ別の特徴に基づき、さまざまな構造の屈曲穴及び標準穴を目的に合わせて最適化した例を図１１に示す。図１１の配置例（１）〜（５）はすべて、電極板１６０の同心円状設けられた２１周を、電極板１６０の径方向に内周側、外周側、その中間の３つの領域に分けた場合の最適配置例である。内周側の領域は１〜１５周、外周側の領域は２０、２１周、その中間の領域は、１６〜１９周である。内周側の領域は、電極板１６０のプレート面の１〜２１周のうち、径方向に０％〜７５％の部分を占める。中間の領域は、電極板１６０のプレート面の１〜２１周のうち、径方向に７５％〜９５％の部分を占める。外周側の領域は、電極板１６０のプレート面の１〜２１周のうち、径方向に９５％〜１００％の部分を占める。
【００６０】
（配置例（１）：放電対策を重視した配置例）
たとえば、配置例（１）は特に放電対策を重視した例である。配置例（１）では、内周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成し、中間の領域には、Ｙ字穴１０７又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成し、外周側の領域には、Ｙ字穴１０７を形成する。
【００６１】
配置例（１）では、すべての領域に屈曲穴を形成することにより、電極板１６０のプレート面全体に渡って異常放電を防止できる。また、異常放電が生じやすい中間領域及び外周側領域にＹ字穴１０７又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成し、特に異常放電が生じやすい外周側の領域にＹ字穴１０７を形成することにより、異常放電を確実に防止できる。さらに、プラズマの影響を受けやすい内周側領域では、電極板１６０が消耗しやすいため、Ｙ字穴１０７又は第２のナナメ穴（５：５）１０９より消耗に強く、寿命の長い第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成する。これにより電極板１６０の寿命を延命化できる。
【００６２】
（配置例（２）：放電対策を重視した配置例）
配置例（２）も配置例（１）と同様に、放電対策を重視した例である。配置例（２）では、内周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成し、中間の領域には、第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成し、外周側の領域には、Ｙ字穴１０７又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成する。
【００６３】
配置例（２）の場合にも、すべての領域に屈曲穴を形成することにより、電極板１６０のプレート面全体に渡って異常放電を抑止できる。また、異常放電が生じやすい中間領域及び外周側領域にＹ字穴１０７又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成することにより、異常放電を防止できる。さらに、プラズマの影響を受けやすい内周側領域では、電極板１６０が消耗しやすいため、寿命の長い第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成する。これにより電極板１６０の寿命を延命化できる。配置例（１）と比べて放電対策面で多少不利になり得るが、コスト面で有利である。
【００６４】
（配置例（３）：寿命や生産性を加味した配置例）
配置例（３）では、内周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成し、中間の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６又は第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成し、外周側の領域には、第２のナナメ穴（５：５）１０９を形成する。配置例（３）の場合にも、すべての領域に屈曲穴を形成することにより、電極板１６０のプレート面全体に渡って異常放電を抑止できる。また、内周側領域には、寿命の長い第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成することにより、電極板１６０の寿命を延命化できる。さらに、すべての領域でＹ字穴１０７を形成しないことにより、配置例（１）（２）の場合よりさらにコストの低減を図ることができる。
【００６５】
（配置例（４）：寿命や生産性を加味した配置例）
配置例（４）では、内周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６又は標準穴を形成し、中間の領域及び外周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成する。配置例（４）の場合、中間と外周側の領域に屈曲穴を形成することにより、放電が生じるやすい部分にて異常放電を抑止できる。放電が生じにくい内周側の領域に標準穴を形成することにより、生産性を高めることができる。
【００６６】
（配置例（５）：寿命や生産性を加味した配置例）
配置例（５）では、内周側の領域には、標準穴を形成し、中間の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６又は標準穴を形成し、外周側の領域には、第１のナナメ穴（７：３）１０６を形成する。配置例（５）の場合にも、外周側の領域（及び中間の領域）に屈曲穴を形成することにより、最も放電が起こりやすい領域において異常放電を抑止できる。また、放電が生じにくい内周側の領域に標準穴を形成することにより、生産性を高めることができる。
【００６７】
このようにして、放電が起こりやすい部分では異常放電の防止を重視し、放電が起こりいくい部分では消耗量や生産性、製造コストを重視した配置を実現し、異常放電の防止と電極板１６０の寿命、生産性、製造コストとのバランスを図ったプラズマエッチング用の電極板１６０を製造することができる。
【００６８】
以上に説明した具体的配置例は、次のようにルール化することができる。すなわち、前記電極板の径方向に２以上の領域に分け、Ｙ字穴１０７が形成される領域は、ナナメ穴１０６，１０９が形成される領域より外周側に位置し、ナナメ穴１０６，１０９が形成される領域は、標準穴が形成される領域より外周側に位置する第１の配置ルールを定めることができる。そして、この第１の配置ルールに基づき、各タイプのガス穴を各領域に形成することができる。
【００６９】
また、次のようなルール化も可能である。すなわち、ナナメ穴は、第１のナナメ穴（７：３）１０６と、スロープ細孔に対するストレート細孔の長さの比が第１のナナメ穴（７：３）１０６より短い第２のナナメ穴（５：５）１０６とを有し、第１のナナメ穴１０６が形成される領域は、第２のナナメ穴１０９が形成される領域より内周側に位置する第２の配置ルールを定めることができる。そして、この第２の配置ルールに基づき、各タイプのガス穴を各領域に形成することができる。ただし、ナナメ穴は、第１のナナメ穴１０６及び第２のナナメ穴１０９に限らず、いろいろな比率のストレート細孔及びスロープ細孔を有するものが第１のナナメ穴及び第２のナナメ穴として考えられる。この場合にも、スロープ細孔に対するストレート細孔の長さの比が長いナナメ穴を、スロープ細孔に対するストレート細孔の長さの比が短いナナメ穴より内周側に設ける。
【００７０】
前記電極板の径方向に内周側、外周側、その中間の３つの領域に分け、Ｙ字穴１０７、第１のナナメ穴１０６、第２のナナメ穴１０９、標準穴のうち前記第１の配置ルール及び前記第２の配置ルールに当てはまるガス穴を、それぞれ、前記内周側のガス穴、前記外周側のガス穴、前記中間のガス穴として形成してもよい。
【００７１】
このようにして、さまざまな構造の屈曲穴を目的に合わせて最適化して配置することにより、ガスシャワーヘッドとして機能する電極板１６０の上部での異常放電を防止することができる。これにより、パーティクルの発生、ウエハや処理容器１００内の汚染を防止して良好なプロセスを安定して実現できるとともに、電極板１６０の寿命を延命化することができる。ただし、屈曲穴は標準穴より機械加工が複雑になるため、生産性の問題がある。しかし、これに対しても、屈曲穴の個数を絞り込むことにより電極板１６０を安定的に生産することができる。さらに、本実施形態に係る電極板１６０によれば、反応生成物の付着及びパーティクルの発生を防止できる。
【００７２】
ただし、２つ以上の領域のそれぞれの領域内のガス穴のタイプは同じであることが好ましい。また、３つの領域のうちいずれか２つの領域のガス穴のタイプが異なっていれば、３つの領域のうち隣接するいずれか２つの領域内のガス穴のタイプは同じであってもよい。２以上の領域に分けたすべての領域に、同じタイプの屈曲したガス穴を形成してもよい。すべての領域に屈曲したガス穴を設けることにより、より放電の発生を抑止するとともに、均一なガスの導入と製造コストの低減を図る事ができる。
【００７３】
以上に説明した、本実施形態に係るプラズマエッチング用の電極板１６０は、処理容器１００と、処理容器１００の内部にて互いに対向し、その間にプラズマ生成空間Ｕが形成される第１及び第２の電極と、処理容器１００の内部にガスを供給するガス供給源１１５と、を備えるプラズマエッチング処理装置１０であって、第１の電極は、所定の厚みを有する円板状の電極板１６０を有し、同心円状の複数の異なる円周上には、電極板１６０の一方の面を垂直に貫通する複数のガス穴が形成され、電極板１６０を径方向に２以上の領域に分けた領域毎に異なるタイプのガス穴が形成されていることを特徴とするプラズマエッチング処理装置に適用することができる。
【００７４】
その際、プラズマエッチング処理装置１０の第１の電極は、下部電極１１０にも適用可能であるが、上部電極１０５に適用することが好ましい。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７６】
例えば、本発明に係る電極板は、プラズマエッチング用が好ましいが、かかる例に限定されるものではない。例えば、マイクロ波プラズマ処理装置、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置等のプラズマ処理装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０              プラズマエッチング処理装置
１００            処理容器
１０５            上部電極
１０６            第１のナナメ穴
１０６ａ          ストレート細孔
１０６ｂ          スロープ細孔
１０７            Ｙ字穴
１０７ａ          ストレート細孔
１０７ｂ          スロープ細孔
１０７ｃ          トラップ細孔
１０９            第２のナナメ穴
１０９ａ          ストレート細孔
１０９ｂ          スロープ細孔
１１０            下部電極
１１５            ガス供給源
１４０，１５０    高周波電源
１６０            電極板
１７０            クーリングプレート
Ｕ                プラズマ生成空間
【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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