(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、
前記反応室内で被処理物を支持するステージと、
前記反応室内で前記ステージと対向するように設置されたカバーと、
前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されたファラデーシールド電極と、
前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されるとともに前記反応室の開口を塞ぐ誘電体部材と、
前記誘電体部材の前記反応室に対して外側に設置される誘導コイルと、を具備し、
前記ファラデーシールド電極が、スリット部および窓部の少なくとも一方を有し、
前記カバーと前記誘電体部材との間に、プラズマの原料ガスが導入されるガス導入路が設けられており、
前記カバーが、前記スリット部および前記窓部の少なくとも一部に対向する部分に、前記ガス導入路に導入された前記原料ガスを前記反応室内に供給するための複数のガス吹出孔を有する、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記カバーが、前記スリット部および前記窓部の少なくとも一部に対向する部分に溝を備えており、かつ、
前記溝の内側に前記ガス吹出孔を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ファラデーシールド電極が、前記誘電体部材と前記カバーとの間に設置されている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記誘電体部材の前記誘導コイルと対向する面に凹部が形成されており、
前記誘導コイルの少なくとも一部が、前記凹部の中に配置されている、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ファラデーシールド電極が、前記誘電体部材と前記誘導コイルとの間に設置されている、請求項１または請求項２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】
本発明は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置に関し、例えば、半導体素子や電子部品の製造に用いられるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置においては、高周波電源から、反応室の外側に設置された誘導コイルに高周波電力を投入することにより、誘導磁場を発生させる。この誘導磁場が、反応室開口を塞ぐ誘電体部材を透過し、原料ガスが導入された反応室内に作用することにより、反応室内に誘導結合プラズマが発生する。このプラズマ中のイオンやラジカルと被処理物との間における物理化学的反応によって、被処理物がエッチングされる。
【０００３】
被処理物が不揮発性材料を含む場合、プラズマ中のイオンやラジカルと被処理物との反応により生成する不揮発性物質が、反応室の開口を塞ぐ誘電体部材や誘電体部材をプラズマから保護するために設けられたカバーに付着する場合がある。カバーもまた誘電体材料により形成されている。また、誘電体部材および／またはカバーに付着した不揮発性物質（付着物）は、プラズマ処理のプロセス中に剥離し易く、反応室内を浮遊することがある。これにより、被処理物が汚染される可能性がある。
【０００４】
さらに、被処理物が貴金属などの導電性の不揮発性材料を含む場合、誘電体部材および／またはカバーに対する付着物もまた導電性を有する場合がある。導電性の付着物は、誘導コイルから放射される誘導磁場の反応室内への透過を阻害するため、反応室内におけるプラズマの発生が妨げられてしまう。
【０００５】
そこで、誘電体部材の反応室側にファラデーシールド電極（以下、ＦＳ電極と称する）を設け、誘電体部材および／またはカバーへの付着物を積極的に除去することも行われている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、原料ガスを均一に分布させるため、特許文献２では、複数のガス吹出孔を備えるカバーを通して、反応室内に原料ガスをシャワー状に供給する方法を教示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５９６６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているように、ＦＳ電極を設置し、このＦＳ電極に高周波電力を投入することで、カバーに付着した付着物が除去される。これにより、プラズマ処理を重ねても、反応室内に誘導コイルによる誘導磁場を、安定して透過させることが可能となる。さらに、特許文献２に記載されているような、複数のガス吹出孔を備えるカバーを用いることにより、反応室内へ供給される原料ガスの分布ばらつきが少なくなり、被処理物のエッチング特性の面内均一性を向上することができる。
【０００９】
しかし、ガス吹出孔を備えるカバーに対して、ＦＳ電極による付着物の除去を行うと、カバーに設けられたガス吹出孔がエッチングされる場合がある。これによって、ガス吹出孔の孔径は、当初から変化する。その結果、ガス吹出孔から供給される原料ガスの供給パターンが変化してしまい、安定したエッチングが困難になる。この場合、カバーを交換する必要があるが、カバーの交換頻度が高くなると、生産性が低下する。
本発明は、上記課題を解決するものであって、安定したプラズマ処理を行い、かつ、生産性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面は、反応室と、前記反応室内で被処理物を支持するステージと、前記反応室内で前記ステージと対向するように設置されたカバーと、前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されたＦＳ電極と、前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されるとともに前記反応室の開口を塞ぐ誘電体部材と、前記誘電体部材の前記反応室に対して外側に設置される誘導コイルと、を具備し、前記ＦＳ電極が、スリット部および窓部の少なくとも一方を有し、前記カバーと前記誘電体部材との間に、プラズマの原料ガスが導入されるガス導入路が設けられており、前記カバーが、前記スリット部および前記窓部の少なくとも一部に対向する部分に、前記ガス導入路に導入された前記原料ガスを前記反応室内に供給するための複数のガス吹出孔を有する、プラズマ処理装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置によれば、ガス吹出孔の孔径の変化が抑制されるため、原料ガスの供給パターンが変化しにくい。そのため、プラズマ処理を繰り返しても、被処理物に対して安定したエッチングが行われる。さらに、カバーの損傷が抑制されるため、カバーの交換頻度を低くすることができ、生産性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係るＦＳ電極層の平面図（ａ）、カバーの平面図（ｂ）、および、プラズマ処理装置に設置されたＦＳ電極層およびカバーを、ＦＳ電極層側から見た平面図（ｃ）である。
【図３】第１実施形態に係るコイルの平面図である。
【図４】第２実施形態に係るＦＳ電極層の平面図（ａ）、カバーの平面図（ｂ）、および、プラズマ処理装置に設置されたＦＳ電極層およびカバーを、ＦＳ電極層側から見た平面図（ｃ）である。
【図５Ａ】第３実施形態に係るプラズマ処理装置に設置されたカバーおよび第２ホルダの構成を模式的に示す上面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＸ１−Ｘ１線、Ｘ２−Ｘ２線、Ｘ３−Ｘ３線およびＸ４−Ｘ４線における拡大断面図（（ａ）〜（ｄ））である。
【図６】第３実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。
【図７Ａ】第４実施形態に係るプラズマ処理装置に設置されたカバーおよび第２ホルダの構成を模式的に示す上面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＹ１−Ｙ１線、Ｙ２−Ｙ２線、Ｙ３−Ｙ３線、Ｙ４−Ｙ４線およびＹ５−Ｙ５線における拡大断面図（（ａ）〜（ｅ））である。
【図８】第５実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。
【図９】第６実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】第６実施形態に係るプラズマ処理装置に設置されたＦＳ電極層およびヒータ電極を、ヒータ電極側から見た平面図である。
【図１１】第７実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。
【図１２】本実施形態に係るプラズマ処理装置に設置されるカバーおよびＦＳ電極層を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るプラズマ処理装置は、反応室と、前記反応室内で被処理物を支持するステージと、前記反応室内で前記ステージと対向するように設置されたカバーと、前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されたＦＳ電極と、前記カバーの前記ステージとは反対側に設置されるとともに前記反応室の開口を塞ぐ誘電体部材と、前記誘電体部材の前記反応室に対して外側に設置される誘導コイルと、を具備する。前記ＦＳ電極は、スリット部および窓部の少なくとも一方を有している。前記カバーと前記誘電体部材との間には、プラズマの原料ガスが導入されるガス導入路が設けられており、前記カバーは、前記スリット部および前記窓部の少なくとも一部の対向する部分に、前記ガス導入路に導入された前記原料ガスを前記反応室内に供給するためのガス吹出孔を有する。これにより、ガス吹出孔の孔径の変化が抑制され、反応室内に原料ガスを所定の分布で安定的に供給することができる。そのため、プラズマ処理を繰り返しても、被処理物に対して安定したエッチングが行われる。さらに、カバーの交換頻度が低減されるため、生産性に優れる。
【００１４】
また、カバーは、ＦＳ電極のスリット部または窓部と対向する部分に、複数のガス吹出孔を有することが好ましい。ガス吹出孔が複数あることにより、反応室内へ供給される原料ガスの分布ばらつきが少なくなり、被処理物のエッチング特性の面内均一性をより向上することができる。
【００１５】
カバーは、スリット部および窓部の少なくとも一部に対向する部分に溝を備えており、この溝が、内側にガス吹出孔を有することが好ましい。この場合、カバーを誘電体部材に接するように設置でき、原料ガスは、カバーに設けられた溝を通って、ガス吹出孔から反応室内に供給される。よって、カバーと誘電体部材との間の隙間が低減されるため、この隙間で発生する異常放電が抑制される。そのため、さらに安定したエッチングが可能となるとともに、誘電体部材およびカバーの損傷が抑制され易くなる。
【００１６】
ＦＳ電極は、誘電体部材とカバーとの間に設置されてもよい。これにより、ＦＳ電極とカバーとが近接するため、不揮発性物質のカバーへの付着の抑制を、少ない電力で効果的に行うことができる。この場合、ＦＳ電極は、誘電体部材のカバーと対向する面に形成されても良い。誘電体部材が一体的にＦＳ電極を備えることで、プラズマ処理装置の構造が簡素化される。
【００１７】
ＦＳ電極を誘電体部材とカバーとの間に設置する場合、誘電体部材の誘導コイルと対向する面に凹部を形成してもよい。このとき、誘導コイルの少なくとも一部は、当該凹部の中に配置されていることが好ましい。誘導コイルと反応室との距離をより近づけることが可能となり、プラズマの高密度化が容易となるためである。
【００１８】
また、ＦＳ電極を誘電体部材と誘導コイルとの間に設置してもよい。この場合、ＦＳ電極が反応室外に配置されるため、ＦＳ電極のプラズマによる損傷を抑制できる。
【００１９】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置である誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置１００の構成を示す。ドライエッチング装置１００は、減圧可能な反応室１と、反応室１内で被処理物である基板５を支持するステージ４と、反応室１内でステージ４と対向するように設置されたカバー８と、カバー８のステージ４とは反対側に設置されたＦＳ電極１０と、カバー８のステージ４とは反対側に設置されるとともに反応室１の開口を塞ぐ誘電体部材３と、誘電体部材３の反応室１に対して外側に設置される誘導コイル１５と、を備える。
【００２０】
反応室１は、上部が開口した概ね円筒状である。上部開口は蓋体である誘電体部材３により塞がれ、下部開口は下蓋２により塞がれている。下蓋２には、真空ポンプ（図示せず）に接続するガス排出口７が形成されており、反応室１内のガス等は、ガス排出口７から排気される。
【００２１】
反応室１には基板５を搬入出するためのゲート（図示せず）が設けられている。ステージ４は、ステージ４に高周波電力を投入するための電極（図示せず）を備える。また、ステージ４には、基板５を静電吸着により保持する機能や、冷媒の循環流路（図示せず）を設けることができる。
【００２２】
反応室１の側壁上端には、カバー８を支持するリング状の第１ホルダ１７が支持され、第１ホルダ１７上に第１弾性リング１８を介してカバー８が支持されている。カバー８の周縁部は、誘電体部材３を支持するリング状の第２ホルダ１９により固定される。第２ホルダ１９上には、第２弾性リング２０を介して、誘電体部材３が支持されている。カバー８は、誘電体部材３の反応室１側の主面３Ａをプラズマから保護する役割を果たす。
【００２３】
反応室１、第１ホルダ１７、第２ホルダ１９などを構成する材料としては、アルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）のように、十分な剛性を有する金属材料や、表面をアルマイト加工したアルミニウムなどを使用できる。また、誘電体部材３、カバー８などを構成する材料としては、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、石英（ＳｉＯ2）などの誘電体材料を使用できる。
【００２４】
誘電体部材３とカバー８との間には、例えば、隙間を設けることにより、ガス導入路１３が形成されている。ガス導入路１３の形成方法としては、例えば、誘電体部材３とカバー８との間にスペーサを配置する方法が挙げられるが、他の方法であっても良い。
【００２５】
また、第２ホルダ１９には、所定のガス供給源からプラズマの原料ガスを反応室１内に導入するためのガス導入口６が設けられている。さらに、本実施形態において、第２ホルダ１９の誘電体部材３側の面の内周側には、例えばドーナツ状にザグリ加工等による切欠き部１９ｃが形成されている。この切欠き部１９ｃとガス導入口６とは、第２ホルダ１９内部で連通している。この切欠き部１９ｃと誘電体部材３との隙間により、ガス分配経路２４が形成される。ガス導入路１３とガス分配経路２４とは連通する。
【００２６】
ガス導入口６から導入される原料ガスは、ガス分配経路２４およびガス導入路１３を通って、カバー８に設けられたガス吹出口９から反応室１内に供給される。ガス導入口６に導入される原料ガスの量は、流量制御装置およびバルブを含む流通制御手段（図示せず）によって制御することができる。
【００２７】
反応室１の外側には、誘導コイル１５が設置されている。第一高周波電源１６から、誘導コイル１５に、高周波電力（例えば１３．５６ＭＨｚ）が投入されると、誘導磁場が発生する。これと反応室内の原料ガスが作用して、反応室内に誘導結合プラズマが発生する。発生した誘導結合プラズマにより、基板５はエッチングされる。誘導コイル１５の形状等については、後述する。
【００２８】
誘電体部材３は、反応室１の開口形状に沿った概ね円形の板状であり、厚みは例えば１０〜４０ｍｍである。誘電体部材３の主面３Ａのうち、カバー８に対向する対向領域には、ＦＳ電極として、所定のＦＳ電極層１０が形成される。ＦＳ電極層１０は、電極領域１０ａと非電極領域１０ｂからなり、電極領域１０ａは絶縁膜で被覆されている。本実施形態において、ＦＳ電極層１０は誘電体部材３とカバーとの間に形成されているため、カバー８に付着する不揮発性物質を除去する効果が向上し易い。
【００２９】
ＦＳ電極層１０は、図２（ａ）に示すように、カバー８の形状に沿った概ね円形であって、カバー８よりも一回り小さい。つまり、ＦＳ電極層１０は、誘電体部材３のカバー８に対向する対向領域よりも一回り小さい。ＦＳ電極層１０は、ＦＳ電極層１０の中心Ｃ10と誘電体部材３の主面３Ａの中心とが重なるように、誘電体部材３の主面３Ａに形成されている。なお、図１および図２（ａ）では、便宜上、電極領域１０ａを被覆する絶縁膜を省略している。
【００３０】
このとき、誘電体部材３は主面３Ａに平坦部を有しており、ＦＳ電極層１０がこの平坦部に形成されていることが好ましい。ＦＳ電極層１０を誘電体部材３の平坦部に形成する場合、蒸着や溶射など、比較的簡単な工程で形成可能となる。また、ＦＳ電極層１０を平坦部に形成することで、電極領域１０ａの断線や、電極領域１０ａを被覆する絶縁膜の被覆不良による電極領域１０ａの短絡などの不具合が発生しにくくなる。さらに、ＦＳ電極層１０形成後の主面３Ａを平坦にすることができ、主面３Ａと対向して配置されるカバー８もまた平坦な構造にすることができる。これにより、プラズマの分布が均一になりやすく、エッチングの安定性がより向上する。さらに、メンテナンスが容易となる。
【００３１】
誘電体部材３の主面３Ａには、ＦＳ電極層１０だけでなく、電熱ヒータ層などの複数の電極層を積層してもよい。この場合、まず、誘電体部材３の主面３Ａに電熱ヒータ層を形成し、次いで、ＦＳ電極層１０を積層することが好ましい。このような積層構造にすることにより、電極ヒータ層によって、誘電体部材３はより効率的に加熱されるとともに、ＦＳ電極層１０とカバー８の距離を近づけることができるため、付着物の除去効率を高めることができる。
【００３２】
ＦＳ電極層１０は、主面３Ａに形成された、平坦な底面を有する窪みの中に形成されていてもよい。窪みは、誘電体部材３の主面３Ａを切削等することにより形成することができる。窪みの深さは特に限定されず、窪み内にＦＳ電極層１０をすべて形成できる程度であってもよいし、ＦＳ電極層１０の一部のみを形成できる程度であってもよい。窪みの深さは、例えば０．２〜３．０ｍｍである。また、誘電体部材３は、第２ホルダ１９との接触部分以外の部分に、平坦な頂部を有する凸部を有していても良い。この場合、ＦＳ電極層１０は、この凸部に形成される。いずれの場合であっても、主面３Ａの平坦な部分にＦＳ電極層１０を形成することで、比較的簡単にＦＳ電極層１０を形成することができる。
【００３３】
電極領域１０ａは、金属等の導電性材料により形成される。電極領域１０ａを形成する導電性材料としては、高抵抗のタングステン（Ｗ）を例示できる。電極領域１０ａを被覆する絶縁膜は、セラミックス（例えば、ホワイトアルミナ）などの誘電体材料により形成すればよい。電極領域１０ａは絶縁膜により被覆されているため、電極領域１０ａを構成する金属に由来する反応室内の金属汚染やパーティクルの発生を抑制することができる。さらに、絶縁膜は、原料ガスやプラズマによる電極領域１０ａの損傷を抑制する。
【００３４】
電極領域１０ａは、第１高周波電源１６からの高周波電力の投入によって誘導コイル１５から出力される誘導磁場が透過できるような形状に形成されている。すなわち、ＦＳ電極層１０は、電極領域１０ａに加えて、電極領域が形成されていないスリット部１０ｂsおよび窓部１０ｂwの少なくとも一方を備える。以下、スリット部１０ｂsおよび窓部１０ｂwを、まとめて非電極領域１０ｂと称す場合がある。非電極領域１０ｂは、空隙あるいは絶縁膜で構成される。
【００３５】
ここで、窓部１０ｂwとは、周囲すべてを電極領域１０ａに囲まれた非電極領域１０ｂをいう。これに対してスリット部１０ｂsとは、周囲の一部のみが、電極領域１０ａに接している非電極領域１０ｂをいう。
【００３６】
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、ＦＳ電極層１０は、電極領域１０ａと、ＦＳ電極層１０の中央部Ｍ10の外縁から放射状に延びるスリット部１０ｂsとを備える。中央部Ｍ10とは、ＦＳ電極層１０の半径をＲ10としたとき、例えば、中心Ｃ10から半径Ｒ10／４の円の内部をいう。
【００３７】
図２（ａ）において、スリット部１０ｂsは等間隔で形成されているが、これに限定されない。なかでも、プラズマを均一に発生させる観点から、スリット部１０ｂsは、ＦＳ電極層１０の中心Ｃ10に対して点対称、あるいは、中心Ｃ10を通る直線に対して線対称になるように複数形成されることが好ましい。スリット部１０ｂsの数は特に限定されず、適宜設定することができる。
【００３８】
図２（ａ）では、スリット部１０ｂsは矩形である。スリット部の形状はこれに限定されず、ＦＳ電極層１０の外周にかけて幅が大きくなる台形や三角形であっても良い。スリット部１０ｂsの幅も特に限定されないが、スリット部１０ｂsの幅はカバー８の厚みＴ8以下であることが好ましい。なお、カバー８の厚みＴ8は、例えば、３〜１０ｍｍ程度である。また、後述するように、少なくとも一部のスリット部に対向する位置にガス吹出孔が配置されることを考慮すると、対向する位置にガス吹出孔が配置されたスリット部１０ｂsのうちの少なくとも一部は、ガス吹出孔の直径ｒよりも大きな幅を有していることが好ましく、スリット部１０ｂsの幅の平均がガス吹出孔の直径ｒよりも大きいことがより好ましい。なお、スリット部１０ｂsの幅とは、中央部Ｍ10の外縁からＦＳ電極層１０の外周に向かう方向に垂直な方向の長さをいう（以下、同じ）。
【００３９】
スリット部１０ｂsを含む非電極領域１０ｂの合計の面積（あるいは、電極領域１０ａの合計の面積）は、ＦＳ電極層１０に投入される電力やカバー８に付着する付着物の種類等によって適宜設定すればよい。例えば、スリット部１０ｂsを含む非電極領域１０ｂの合計の面積が、電極領域１０ａと非電極領域１０ｂとの合計の面積の５０％以下となるように、スリット部１０ｂsの数、形状、幅等を設定して形成することができる。
【００４０】
ＦＳ電極層１０には、誘電体部材３を貫通し、第２高周波電源１４に接続する給電端子１２が接続されている。ＦＳ電極層１０には、第２高周波電源１４から高周波電力（例えば１３．５６ＭＨｚ）が投入される。ＦＳ電極層１０に高周波電力を投入することにより、カバー８とプラズマとの間、具体的には、カバー８のステージ４と対向する面であって、電極領域１０ａの直下の領域と、プラズマとの間にバイアス電圧が生じる。バイアス電圧によって、プラズマ中のイオンは電極領域１０ａを目指して移動し、カバー８のステージ４に対向する面であって、電極領域１０ａの直下の領域に衝突する。これにより、カバー８に付着する反応生成物等の付着物が除去される。
【００４１】
なお、図１では、誘導コイル１５には第１高周波電源１６が接続され、ＦＳ電極層１０には第２高周波電源１４が接続されているが、誘導コイル１５とＦＳ電極層１０とを並列に、可変チョークまたは可変コンデンサを介して、同じ高周波電源に接続してもよい。また、誘導コイル１５には第１高周波電源１６を接続し、ＦＳ電極層１０には可変チョークまたは可変コンデンサを接続し、第１高周波電源１６から発振された電力を誘導コイル１５から空気を介してＦＳ電極層１０に重畳させてもよい。このとき、誘導コイル１５およびＦＳ電極層１０に投入される電力比を、可変チョークまたは可変コンデンサで調整してもよい。
【００４２】
第２高周波電源１４からＦＳ電極層１０に投入される高周波電力の周波数は、誘導コイル１５に投入される高周波電力の周波数と異なっていても良い。ＦＳ電極層１０に投入される高周波電力の周波数を、誘導コイル１５に投入される高周波電力の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）と異なる周波数（例えば、２ＭＨｚ）にすることで、誘導コイル１５およびＦＳ電極層１０に投入される高周波同士の干渉が抑制され、高周波回路におけるインピーダンス整合状態が安定化する。
【００４３】
ＦＳ電極層１０は、非電極領域１０ｂに対応するマスクを介在させて、金属を誘電体部材３の表面に溶射または蒸着することにより形成できる。これにより、ＦＳ電極層１０は、放射状に配置された複数のスリット部（非電極領域１０ｂ）を有する形状に形成される。電極領域１０ａの厚さは、例えば１０〜３００μｍである。あるいは、金属箔もしくは金属板から電極領域１０ａの形状のＦＳ電極層１０を成形し、その後、ＦＳ電極層１０を誘電体部材３の表面に固定してもよい。電極領域１０ａは、給電端子１２と電気的に接続される。給電端子１２は、誘電体部材３に所定数の貫通穴を形成し、この貫通穴に導体を充填または挿入することにより形成される。
【００４４】
電極領域１０ａを被覆する絶縁膜は、例えば、電極領域１０ａの表面にホワイトアルミナを溶射することにより形成される。絶縁膜は、絶縁膜を含むＦＳ電極層１０の厚さが、例えば１０〜３００μｍになるような厚さに形成すれば良い。絶縁膜の成膜方法は溶射に限定されず、例えば、スパッタ、化学気相成長（ＣＶＤ）、蒸着、塗布などでも良い。このとき、非電極領域１０ｂを含むＦＳ電極層１０全体の表面に、絶縁膜を溶射等することにより、絶縁膜で被覆された電極領域１０ａとともに、絶縁膜からなる非電極領域１０ｂを形成することができる。なお、非電極領域１０ｂは必ずしも絶縁膜で構成されている必要はなく、単なる空隙であってもよい。
【００４５】
このような方法により形成されるＦＳ電極層１０は、誘電体部材３と一体的な構造である。そのため、ＦＳ電極層１０形成後の誘電体部材３の主面３Ａを平坦あるいは平坦に近い形状にすることができる。誘電体部材３に隣接して配置されるカバー８もまた、一枚の平板状の構造にすることができる。これにより、プラズマの分布が均一になりやすく、エッチングの安定性がより向上する。さらに、メンテナンスが容易となる。
【００４６】
カバー８は、誘電体部材３をプラズマから保護するとともに、原料ガスを反応室１に供給する機能を備える。すなわち、カバー８には、カバー８を厚み方向に貫通するガス吹出孔９が形成されている。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、ガス吹出孔９は、少なくとも一部のＦＳ電極層１０のスリット部１０ｂsに対向する位置に形成されている。言い換えれば、プラズマ処理装置に設置されたＦＳ電極層１０およびカバー８をＦＳ電極層１０側から見たとき、図２（ｃ）に示すように、ガス吹出孔９は、電極領域１０ａに重ならないように配置されている。なお、ガス吹出孔９のすべてが電極領域１０ａに重ならないように配置されていなくても良い。例えば、ガス吹出孔の合計数の９０％以上が、電極領域１０ａに重ならないように配置されていれば良い。
【００４８】
ＦＳ電極層１０に高周波電力を投入した場合、カバー８のステージに対向する面であって電極領域１０ａの直下の領域において、バイアス電圧が発生し、このバイアス電圧によってプラズマ中のイオンがカバー８に入射する。その結果として、カバー８の表面に付着する付着物が除去される。一方、ガス吹出孔９は、電極領域１０ａの直下の領域以外の領域（すなわち、非電極領域１０ｂ）に配置されているため、ＦＳ電極層１０に高周波電力を投入した場合に、ガス吹出孔９の近傍ではバイアス電圧が生じ難い。そのため、ガス吹出孔９へのプラズマ中のイオンの入射はあまり生じず、ガス吹出孔９のステージ側の開口端部はエッチングされ難い。
【００４９】
すなわち、ガス吹出孔９を電極領域１０ａに重ならないように、スリット部１０ｂsおよび窓部１０ｂwの少なくとも一部に対向する部分に配置することにより、ガス吹出孔９の孔径が大きくなったり、形状が変化したりすることが抑制される。そのため、反応室内に原料ガスを所定の分布で安定的に供給することができ、エッチングが安定的に進行する。さらに、ガス吹出孔９の変形が抑制されるため、カバー８の交換頻度が低減する。
【００５０】
なお、このように、カバー８の表面にバイアス電圧の強い部分と弱い部分を形成するためには、電極領域１０ａとカバー８とが近接していることが好ましい。電極領域１０ａとカバー８との距離は、例えば、５ｍｍ〜１２ｍｍ程度であることが好ましい。カバー８と電極領域１０ａとの距離が近いほど、電極領域１０ａに高周波電力を投入した際に、カバー８の表面に生じるバイアス電圧の分布が、電極領域１０ａの形状を転写したものになり易い。そのため、カバー８における電極領域１０ａの直下の領域、および、非電極領域１０ｂのバイアス電圧の強弱を明確にすることができる。
【００５１】
また、本発明によれば、上述した効果以外の別の効果も得られる。
カバーに設けられたガス吹出孔から反応室内に原料ガスを供給するには、反応室の内圧（通常、１〜５０Ｐａ程度）よりも高い圧力で、原料ガスをガス吹出孔から押し出さなければならない。そのため、ガス吹出孔付近には局所的に、例えば１００Ｐａ以上の高い圧力が加わる。また、ガス吹出孔の開口端部のように角のある部分には、一般に電界が集中しやすい。つまり、エッチング処理の際、ガス吹出孔付近は、高圧力かつ高電界の状態になり易い。その結果、ガス吹出孔付近で異常放電が発生し易くなる。さらに、カバーの付着物除去の効果を高めるため、ＦＳ電極を、カバーの近傍であって、かつ、反応室の内部に設置する場合、カバー付近では、ＦＳ電極による電界も生じる。すなわち、ガス吹出孔付近は、異常放電がより発生し易い状態になる。このように、カバーに設けられたガス吹出孔は、異常放電の原因となり易く、ＦＳ電極による付着物除去効果を高める上で、阻害要因の一つとされていた。
【００５２】
一方で、均一なエッチングを行う為には、カバーに複数のガス吹出孔を設け、基板に対して、反応室の上方からガスをシャワー状に供給することが有効である。
【００５３】
本発明によれば、ガス吹出孔９を、電極領域１０ａと重ならないように、カバー８のスリット部１０ｂsおよび窓部１０ｂwの少なくとも一部に対向する部分に配置することにより、ＦＳ電極１０による付着物除去効果とエッチングの均一性向上とのトレードオフの関係を解消することができる。すなわち、カバー８にガス吹出孔９を設けることにより、均一なエッチング特性を得るとともに、ＦＳ電極１０による付着物除去効果を高めることができる。
【００５４】
図２（ｂ）に示すように、ガス吹出孔９は、少なくとも一部のスリット部１０ｂsに対応するように、カバー８の中央部Ｍ8の外縁からカバー８の外周にかけて等間隔で放射状に並んでいる。ガス吹出孔９の配置はこれに限定されず、少なくとも一部のスリット部１０ｂsに対応する位置にランダムに配置されていても良く、反応室内に発生するプラズマを均一に分布することができるような位置に、適宜配置すれば良い。カバー８の中央部Ｍ8とは、カバー８の半径をＲ8としたとき、例えば、中心Ｃ8から半径Ｒ8／４の円の内部をいう。
【００５５】
ガス吹出孔９の形状は特に限定されず、円形、楕円形、矩形、丸角の矩形等が例示できる。なかでも、形成し易い点で円形であることが好ましい。ガス吹出孔９の数も特に限定されず、ガス吹出孔９の形状や大きさに応じて適宜設定すれば良い。なかでも、原料ガスの分布をコントロールし易い点で、ガス吹出孔９は、複数配置されることが好ましい。例えば、ガス吹出孔９が円形であって、その直径ｒが０．１〜１．５ｍｍである場合、ガス吹出孔９の数は、４８〜６０個程度であることが好ましい。また、エッチングに必要とされる十分な量の原料ガスをガス吹出孔９から反応室１内に供給する観点から、ガス吹出孔９の合計の面積は、カバー８の主面の面積の０．５〜５％程度であることが好ましい。
【００５６】
スリット部１０ｂsの幅は、上記のとおり、ＦＳ電極層１０への投入電力等に応じて適宜設定され得る。なかでも、ガス吹出孔９による原料ガスの供給性能およびＦＳ電極層１０によるバイアス電圧の発生性能の観点から、スリット部１０ｂsの幅方向に円形のガス吹出孔９が１つ配置される場合、ガス吹出孔９の直径ｒとスリット部１０ｂsの平均の幅Ｗとは、カバー８の厚みをＴ8として、ｒ≦Ｗ≦Ｔ8の関係を満たすことが好ましい（図１２参照）。また、ガス吹出孔９の中心は、スリット部１０ｂsの幅を２等分する直線上にあることが好ましい。
【００５７】
ガス吹出孔９の直径ｒは特に限定されないが、形成の容易性および原料ガスの供給性能の観点から、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．３〜１．０ｍｍであることがより好ましく、０．５〜０．８ｍｍであることが特に好ましい。カバー８の厚みＴ8も特に限定されず、所望のバイアス電圧に応じて適宜設定すれば良い。カバー８の厚みＴ8は、３〜１５ｍｍであることが好ましく、５〜１２ｍｍであることがより好ましく、６〜１０ｍｍであることが特に好ましい。
【００５８】
図３に、本実施形態に係る誘電体部材３と誘導コイル１５の配置を模式的に示す。図３は、誘導コイル１５を、誘電体部材３の反応室１の外側の主面の法線方向から見た場合を示す平面図である。
【００５９】
コイル１５は、中心から外周側に向けて螺旋状に延びる導体１５ａにより形成されている。導体１５ａは、例えば、リボン状の金属板であってもよいし、金属線であってもよい。コイル１５を形成する導体１５ａの数は特に限定されず、コイル１５の形状も特に限定されない。例えば、１本の導体１５ａからなるシングルスパイラル型のコイルであってもよいし、複数の導体１５ａからなるコイルを並列に接続したマルチスパイラル型のコイルであってもよい。
【００６０】
また、誘電体部材３の面と平行な同一平面内で導体１５ａを螺旋状に延ばして形成した平面型のコイルであってもよいし、導体１５ａを外側から内側へと螺旋状に延ばしながら、誘電体部材３の反応室１の外側の主面の法線方向に引張った立体型のコイルであってもよい。コイル１５は、マッチング回路（図示せず）等を介して第１高周波電源１６と電気的に接続されている。図１では、コイル１５の中心付近の誘電体部材３からの距離が外周側よりも大きくなるように形成されているが、コイル１５と誘電体部材３との位置関係は、これに限定されない。
【００６１】
以下、本実施形態のドライエッチング装置１００の動作の一例を、図１を参照しながら説明する。
まず、反応室１内が排気される。反応室１内は減圧雰囲気であり、誘電体部材３には大気圧とほぼ同じ圧力が付与される。
【００６２】
その後、所定のガス供給源から、ガス導入口６、ガス導入路１３およびガス吹出孔９を介して、原料ガスが反応室１内に供給される。エッチングされる基板５は、エッチングのパターンに応じたレジストマスクを有している。基板５の材質は、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料でもよいし、アルミニウム、金、白金などの金属材料でもよいし、強誘電材料、貴金属材料、磁性材料などの不揮発性材料であってもよい。基板５の材質がＳｉである場合、原料ガスには、例えばフッ素系ガス（ＳＦ6など）が使用される。また、基板５の材質が金属材料や不揮発性材料の場合、原料ガスには、例えば塩素系ガス（ＢＣｌ3、Ｃｌ2など）が使用される。
【００６３】
次に、第１高周波電源１６からコイル１５に高周波電力が投入され、反応室１側の誘電体部材３の近傍にドーナツ状の高密度プラズマが発生する。このとき、基板５を保持するステージ４にも、所定の高周波電源からバイアス電圧が印加される。これにより、プラズマ中のラジカルやイオンが基板５の表面に輸送され、バイアス電圧により加速されて基板５に衝突する。その結果、基板５がエッチングされる。
【００６４】
一方、ＦＳ電極層１０には、第２高周波電源１４から高周波電力が投入され、電極領域１０ａの近傍においてバイアス電圧が生じる。これにより、プラズマ中のイオンの一部は、バイアス電圧により加速され、カバー８のステージ４に対向する面であって、電極領域１０ａの直下の部分に衝突する。その結果、カバー８に付着する反応生成物等の付着物が除去される。
【００６５】
（第２実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、ＦＳ電極層１０における非電極領域１０ｂが、窓部およびスリット部を含んでいること以外、第１実施形態と同様である。図４は、本実施形態に係るＦＳ電極層およびカバーの構成を模式的に示す上面図である。第１実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００６６】
非電極領域１０ｂは、誘電体部材３の中央部Ｍ10の外縁から放射状に延びるスリット部１０ｂs、および、中央部Ｍ10に形成される窓部１０ｂwを含んでいる。窓部１０ｂwの形状は特に限定されず、円形であっても良いし、矩形であっても良いし、これらの組み合わせであっても良い。
【００６７】
窓部１０ｂwの大きさは特に限定されず、例えば、スリット部１０ｂsおよび窓部１０ｂwを含む非電極領域１０ｂの合計の面積が、電極領域１０ａと非電極領域１０ｂとの合計の面積の５０％以下となるように、窓部１０ｂwの大きさ、数等を、適宜設定すれば良い。なかでも、少なくとも一部の窓部に対向する位置にガス吹出孔が配置されることを考慮すると、窓部１０ｂwは、少なくとも１つのガス吹出孔が収まる程度の大きさを有していることが好ましい。
【００６８】
なお、図４（ａ）では、ＦＳ電極層１０の中心Ｃ10を含む直径の大きな窓部１０ｂw1と、この窓部１０ｂw1を囲むように複数配置された、直径のより小さな窓部１０ｂw2とが形成されているが、窓部の配置はこれに限定されるものではない。なお、図４（ａ）において、窓部１０ｂw1は、９個のガス吹出孔９が収まる程度の大きさであって、窓部１０ｂw2は、それぞれ１個のガス吹出孔９が収まる程度の大きさである。
【００６９】
窓部１０ｂwの径は、上記のとおり、ＦＳ電極層１０への投入電力等に応じて適宜設定され得る。なかでも、ガス吹出孔９による原料ガスの供給性能およびＦＳ電極層１０によるバイアス電圧の発生性能の観点から、１個のガス吹出孔９が収まる程度の大きさを有する窓部に円形のガス吹出孔９が１つ配置される場合、ガス吹出孔９の直径ｒと窓部１０ｂwの直径Ｗとは、カバー８の厚みをＴ8として、ｒ≦Ｗ≦Ｔ8の関係を満たすことが好ましい（図１２参照）。
【００７０】
ガス吹出孔９は、図４（ｂ）に示すように、カバー８の中央部Ｍ8にも形成されている。これにより、原料ガスを反応室の中心付近にも分布させることができる。図４（ｃ）に、プラズマ処理装置に設置されたＦＳ電極層１０およびカバー８をＦＳ電極層１０側から見た平面図を示す。カバー８の中央部Ｍ8に形成されたガス吹出孔９も、非電極領域１０ｂ（窓部１０ｂw1および窓部１０ｂw2）に対向する位置に配置されている。
【００７１】
（第３実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、カバー８が、誘電体部材３に対向する面８Ａであって、非電極領域１０ｂ（スリット部および／または窓部）の少なくとも一部に対向する部分に溝８ａを備えている。溝８ａは、ガス吹出孔９を有している。言い換えれば、溝８ａの内側には、ガス吹出孔９の誘電体部材側の開口端部が形成されており、ガス吹出孔９は、この開口端部からカバー８の他方の主面８Ｂまで貫通している。なお、溝８ａは、すべてが非電極領域１０ｂ（スリット部および／または窓部）に対向していなくても良い。
【００７２】
図５Ａは、本実施形態に係るカバーおよび第２ホルダの構成を模式的に示す上面図であり、図５Ｂの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図５ＡのＸ１−Ｘ１線、Ｘ２−Ｘ２線、Ｘ３−Ｘ３線、Ｘ４−Ｘ４線における拡大断面図である。なお、図５Ｂでは、便宜上、電極領域１０ａを被覆する絶縁膜を省略している。図６は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。第２実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００７３】
溝８ａは、カバー８の中心Ｃ8からカバー８の外周にかけて放射状に形成される複数の溝８ａ−１〜８を含む。溝８ａ−１〜８は、中心Ｃ8付近で連通している。また、溝８ａ−１〜８は、第２ホルダ１９の誘電体部材３側の面であって、内周側に形成された切欠き部１９ｃと連通している（図５Ｂ（ｃ）参照）。この切欠き部１９ｃとガス導入口６は、第２ホルダ１９内部で連通している（図５Ｂ（ａ）参照）。この切欠き部１９ｃと誘電体部材３との隙間により、カバー８の外縁を全周にわたって取り囲むガス分配経路２４が形成される。図５Ａでは、切欠き部１９ｃを網掛けにより示している。
【００７４】
ガス導入口６には、原料ガスを供給するためのガス配管２５が接続されている。ガス配管２５からガス導入口６へと導入された原料ガスは、カバー８の外縁を全周にわたって取り囲むガス分配経路２４を経由して分配され、溝８ａ−１〜８の外周側の端部から溝８ａ−１〜８に流入する（図５Ｂ（ｃ）および（ｄ）参照）。次いで、原料ガスは、溝８ａ−１〜８のそれぞれの内側（底部）に形成されるガス吹出孔９の誘電体部材側の開口端部からガス吹出孔９に流入し、反応室１内に供給される。
【００７５】
上記のように、第２ホルダ１９に切欠き部１９ｃを形成することにより、配管を複雑化することなく、比較的簡単な構造で、ガス導入口６から溝８ａ−１〜８に原料ガスを供給することができる。なお、ガス導入口６に導入される原料ガスの量は、流量制御装置２２およびバルブ２３を含む流通制御手段２１によって制御することができる。
【００７６】
溝８ａの底部の幅Ｗ8aは特に限定されず、少なくとも１つのガス吹出孔９が収まる程度の大きさであれば良い。溝８ａの深さＤ8aも特に限定されない。原料ガスが導入され易く、ガス導入経路において異常放電が発生しにくい点で、溝８ａの深さＤ8aは０．１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。図５Ａでは、溝８ａの底部に一列に等間隔で並んだガス吹出孔９が示されているが、これに限定されない。ガス吹出孔９は、溝８ａの底部に複数列配置されていても良いし、ランダムに配置されていても良い。ガス吹出孔９は、反応室内に発生するプラズマを均一に分布することができるような位置に、適宜配置すれば良い。
【００７７】
図５Ｂに示すように、本実施形態に係るプラズマ処理装置において、ガス導入路１３は、誘電体部材３とカバー８の溝８ａとの間に形成されている。つまり、カバー８の主面８Ａの溝８ａ以外の部分と誘電体部材３とを、接するように設置できるため、カバー８と誘電体部材３との間に隙間が存在することに起因して発生する異常放電を、抑制することが可能となる。そのため、電極領域１０ａの損傷が抑制され易くなる。
【００７８】
（第４実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、図７Ａに示すように、溝８ａが、カバー８の中央部Ｍ8の外縁からカバー８の外周にかけて放射状に形成される溝８ａ−Ａ、および、溝８ａ−Ａとは連通しない溝８ａ−Ｂとを含んでいる。第３実施形態と同様に、溝８ａは、ガス吹出孔９を有している。溝８ａ−Ａおよび溝８ａ−Ｂには、それぞれ異なるガス配管２５Ａ、２５Ｂから原料ガスが供給される。
【００７９】
図７Ａは、本実施形態に係るカバーおよび第２ホルダの構成を模式的に示す上面図であり、図７Ｂの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は、それぞれ、図７ＡのＹ１−Ｙ１線、Ｙ２−Ｙ２線、Ｙ３−Ｙ３線、Ｙ４−Ｙ４線およびＹ５−Ｙ５線における拡大断面図である。なお、図７Ｂでは、便宜上、電極領域１０ａを被覆する絶縁膜を省略している。第３実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００８０】
溝８ａ−Ａは、溝８ａ−Ａ１〜Ａ８から構成されており、溝８ａ−Ａ１〜Ａ８はそれぞれ直接的には連通していない。溝８ａ−Ｂは、溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ１０から構成されており、溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ１０は、カバーの中心Ｃ8付近で連通している。溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ８は、カバー８の中央部Ｍ8に放射状に形成されており、溝８ａ−Ａとは連通していない。溝８ａ−Ｂ９、１０は、カバー８の中心Ｃ8（図示せず）からその外周にかけて形成されている。溝８ａ−Ｂ９、１０は、それぞれガス分配経路２４Ｂ、２４Ｄに連通しているが、やはり溝８ａ−Ａとは連通していない。溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ８は、ガス分配経路２４Ｂおよび２４Ｄとも直接的には連通していない。
【００８１】
本実施形態において、第２ホルダ１９には、４つのガス導入口（６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄ）が形成されている。ガス導入口６Ａと６Ｃにはガス配管２５Ａが接続されており、ガス導入口６Ｂと６Ｄにはガス配管２５Ｂが接続されている。
【００８２】
第２ホルダ１９の誘電体部材３側の面であって、内周側には、切欠き部１９ｃ（１９ｃａ、１９ｃｂ、１９ｃｃおよび１９ｃｄ）が形成されている（図７Ｂ（ａ）〜（ｃ）参照）。切欠き部１９ｃａ、１９ｃｂ、１９ｃｃおよび１９ｃｄは、互いに連通していない。これら切欠き部１９ｃとガス導入口６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄ）とは、それぞれ第２ホルダ１９内部で連通している（図７Ｂ（ａ）参照）。この切欠き部１９ｃと誘電体部材３との隙間により、４つのガス分配経路（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃおよび２４Ｄ）が形成される。図７Ａでは、切欠き部１９ｃ（１９ｃａ、１９ｃｂ、１９ｃｃおよび１９ｃｄ）を網掛けにより示している。
【００８３】
ガス分配経路２４Ａは、溝８ａ−Ａ１、Ａ６、Ａ７、Ａ８と連通し、ガス分配経路２４Ｃは、溝８ａ−Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５と連通する。また、ガス分配経路２４Ｂは溝８ａ−Ｂ９と連通し、ガス分配経路２４Ｄは溝８ａ−Ｂ１０と連通する。
【００８４】
したがって、ガス配管２５Ａから供給された原料ガスは、ガス導入口６Ａおよび６Ｃから導入され、ガス分配経路２４Ａおよび２４Ｃを経由して分配され、溝８ａ−Ａ１、Ａ６、Ａ７、Ａ８の外周側の端部および溝８ａ−Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５の外周側の端部から、それぞれの溝８ａに流入する。次いで、原料ガスは、溝８ａ−Ａ１〜８のそれぞれの内側（底部）に形成されるガス吹出孔９の誘電体部材側の開口端部からガス吹出孔９へと流入し、反応室１内に供給される。
【００８５】
ガス配管２５Ｂから供給された原料ガスは、ガス導入口６Ｂおよび６Ｄから導入され、ガス分配経路２４Ｂおよび２４Ｄを経由して、溝８ａ−Ｂ９および溝８ａ−Ｂ１０に流入する。溝８ａ−Ｂ９およびＢ１０に流入した原料ガスは、中心Ｃ8付近で連通する溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ８に流入し、各溝の内側（底部）に形成されるガス吹出孔９の誘電体部材側の開口端部からガス吹出孔９へと流入し、反応室１内に供給される。なお、図７Ａでは、便宜上、溝８ａ−Ａ１〜Ａ３およびＡ５〜Ａ８を、単にＡ１〜Ａ３およびＡ５〜Ａ８と示し、溝８ａ−Ｂ１、Ｂ２およびＢ４〜Ｂ１０を単にＢ１、Ｂ２およびＢ４〜Ｂ１０と示している。
【００８６】
上記のように、第２ホルダ１９に切欠き部１９ｃを形成することにより、配管を複雑化することなく、比較的簡単な装置構造で、溝８ａ−Ａ１〜Ａ８および溝８ａ−Ｂ１〜Ｂ１０に別々に原料ガスを供給することができる。
【００８７】
なお、ガス配管２５Ａから供給される原料ガスの量は、流量制御装置２２Ａおよびバルブ２３Ａを含む流通制御手段２１Ａによって制御することができる。ガス配管２５Ｂから供給される原料ガスの量は、流量制御装置２２Ｂおよびバルブ２３Ｂを含む流通制御手段２１Ｂによって制御することができる。流量制御装置２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ独立した制御機構を有していても良い。これにより、反応室１の中央部およびそれ以外の部分の原料ガスの分布を個別に調整することができる。よって、反応室内に発生するプラズマの分布を均一にして、エッチングにおける面内分布を均一にすることが容易となる。
【００８８】
（第５実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、ＦＳ電極層１０が、誘電体部材３と誘導コイル１５との間、つまり、誘電体部材３の誘導コイル１５側の主面に形成されていること以外、第１実施形態と同様である。図８は、プラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。第１実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００８９】
この場合にも、ガス吹出孔９は、非電極領域１０ｂの少なくとも一部に対向する位置に配置されるため、ガス吹出孔９の孔径や形状の変化が抑制される。そのため、反応室内に原料ガスを所定の分布で供給することができ、エッチングが安定して進行する。さらに、ガス吹出孔９の変形が抑制されるため、カバー８の交換頻度が低減される。また、反応室１ＦＳ電極層１０が反応室１の外に配置されるため、ＦＳ電極層１０のプラズマによる損傷を抑制できる。この場合、電極領域１０ａは必ずしも絶縁層で被覆されている必要はなく、金属が露出していてもよい。また、非電極領域１０ｂは必ずしも絶縁層で構成されている必要はなく、単なる空隙であってもよい。
【００９０】
（第６実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、誘電体部材３の主面３ＡとＦＳ電極層１０との間に、電熱ヒータ２６が形成されていること以外、第１実施形態と同様である。図９は、プラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。図１０は、電熱ヒータ２６の一例を示す平面図である。第１実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００９１】
図１０に示すように、電熱ヒータ２６は、高抵抗の金属からなるライン状のヒータ電極２６ａを含む。ヒータ電極２６ａは、誘電体部材３を貫通する給電端子２７と接続されており、給電端子２７は交流電源２８と電気的に接続されている。交流電源２８から給電端子２７に電力を供給することにより、ヒータ電極２６ａが発熱する。高抵抗の金属としては、例えばタングステン（Ｗ）を用いることが好ましい。ライン状のヒータ電極２６ａは、例えば、サーペンタイン型の形状に描かれる。
【００９２】
ヒータ電極２６ａは、ＦＳ電極層１０の電極領域１０ａからはみ出さないように配置されていることが好ましい。これにより、誘導コイルに高周波電力を投入することにより発生した誘導磁場が、非電極領域１０ｂを透過する時の高周波パワーの損失を抑制することができる。
【００９３】
上記構成は例示に過ぎず、電熱ヒータ２６とＦＳ電極層１０との位置を逆にした構成でも良い。なかでも、誘電体部材３に近い方に電熱ヒータ２６を配置することが好ましい。誘電体部材３の加熱が効率よく行われるためである。
【００９４】
電熱ヒータ２６およびこれに積層するＦＳ電極層１０は、以下の要領で形成される。
まず、誘電体部材３に、所定数の貫通穴を形成する。貫通穴に導体を充填または挿入することにより、給電端子１２および２７を形成する。
【００９５】
次に、誘電体部材３の主面３Ａにヒータ電極２６ａを形成する。ヒータ電極２６ａは、ヒータ電極２６ａに対応するマスクを介在させて、タングステンのような高抵抗の金属を、主面３Ａに溶射することにより形成できる。あるいは、タングステン線をヒータ電極２６ａの形状に屈曲させ、その後、タングステン線を主面３Ａに固定してもよい。このとき、溶射パターンあるいはその他の手法を用いて形成したヒータ電極２６ａは、給電端子２７と電気的に接続される。ヒータ電極２６ａの厚さは、例えば１０〜３００μｍである。
【００９６】
次に、ヒータ電極２６ａを完全に覆うように絶縁膜を形成する。絶縁膜の形成方法は、第１実施形態において、電極領域１０ａを被覆する絶縁膜を形成する方法として例示したのと同様の方法を用いればよい。絶縁膜を形成する前に、誘電体部材３と絶縁膜との密着性を高めるために、イットリアのような密着層を主面３Ａに溶射してもよい。電熱ヒータ２６の厚さは、例えば１０〜３００μｍである。続いて、電熱ヒータ２６の表面に、ＦＳ電極層１０を形成する。ＦＳ電極層１０は、上記と同様にして形成することができる。
【００９７】
電熱ヒータ２６には、交流電源２８から電力が投入され、誘電体部材３の温度制御が行われる。誘電体部材３を加熱することにより、カバー８に付着する揮発性物質が除去され易くなる。また、誘電体部材３の温度制御を行うことにより、繰り返しあるいは長時間のプラズマ処理に際しても、誘電体部材３の温度を所定の範囲内に維持することが可能となり、エッチング特性の経時変化を低減できる。
【００９８】
（第７実施形態）
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、誘電体部材３のコイル側の面に凹部３ａが形成されており、コイル１５の少なくとも一部が凹部３ａの中に配置されている。図１１は、プラズマ処理装置の構造を模式的に示す断面図である。第１実施形態の各要素に対応する本実施形態の各要素には、同じ符号を付している。
【００９９】
誘電体部材３は、凹部３ａにより部分的に薄くなっている。この凹部３ａの中に、コイル１５の少なくとも一部を配置することにより、コイル１５の凹部３ａの中に配置された部分は、反応室１との距離が近くなる。よって、高周波パワーの損失を抑制することができる。一方、凹部３ａは、板状の誘電体部材３の一表面に部分的に形成することができるため、誘電体部材３の機械的強度の低下は抑制される。
【０１００】
凹部３ａの深さは、特に限定されない。凹部３ａの深さが小さくても、高周波パワーの損失を抑制する相応の効果は得られる。ただし、凹部３ａを形成する前の均一な厚さの板状の誘電体部材３の厚さをＴ3とするとき、凹部３ａの最大深さＤ3aは、Ｄ3a＝０．２５Ｔ3〜０．４５Ｔ3となるように形成することが好ましい。このとき、強度確保の観点から、誘電体部材３の凹部３ａが形成される表面の面積Ｓのうち、凹部３ａが掘られる面積ｓの割合（１００ｓ／Ｓ（％））は、２〜５０％とすることが好ましい。
【０１０１】
凹部３ａは、両面が平坦で均一な厚さの板状の誘電体部材の一方の面を、切削などの機械加工することにより形成することができる。図３に示すように、コイル１５が螺旋状に形成されている場合、凹部３ａを螺旋状に形成すると、コイル１５のほぼ全体を凹部３ａの中に配置することができる。また、凹部３ａを、コイル１５の中心とほぼ同じ中心を有する環状に形成しても良い。この場合、図１１に示すように、コイル１５の外周側にある導体１５ａが、凹部３ａの中に配置される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明のプラズマ処理装置は、簡易なメンテナンスと高密度プラズマが要求されるプロセスにおいて有用であり、ドライエッチング処理装置、プラズマＣＶＤ装置などを含む様々なプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１０３】
１：反応室、２：下蓋、３：誘電体部材、３Ａ：主面、３ａ：凹部、４：ステージ、５：基板、６：ガス導入口、７：ガス排出口、８：カバー、９：ガス吹出口、１０：ＦＳ電極層、１０ａ：電極領域、１０ｂ：非電極領域、１２、２７：給電端子、１３：ガス導入路、１４：第２高周波電源、１５：誘導コイル、１５ａ：導体、１６：第１高周波電源、１７：第１ホルダ、１８：第１弾性リング、１９：第２ホルダ、１９ｃ、１９ｃａ、１９ｃｂ、１９ｃｃ、１９ｃｄ：切欠き部、２０：第２弾性リング、２１、２１Ａ、２１Ｂ：流通制御手段、２２、２２Ａ、２２Ｂ：流量制御装置、２３、２３Ａ、２３Ｂ：バルブ、２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ：ガス分配経路、２５、２５Ａ、２５Ｂ：ガス配管、２６：電熱ヒータ、２６ａ：ヒータ電極、２８：交流電源、１００：プラズマ処理装置
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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