(57)【要約】【課題】誘電体窓の温度変化を抑制でき、プラズマ化に利用できる実質的な電力が大きく、高周波ノイズが発生しにくいプラズマ処理方法及び装置を提供する。【解決手段】真空容器１内にガス供給装置２より所定の反応ガスを導入しつつ真空排気装置３で排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、高周波電源４により高周波電力を、誘電体窓５の外側に配置された高周波電極６に印加すると、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極７上に載置された基板８に対してプラズマ処理を行うことができる。このとき、誘電体窓５の内部に設けられた流路１１に流体を流すことにより、誘電体窓５の温度を制御することができる。【選択図】図１
2008226857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤形状の誘電体窓を備えて密閉される真空容器内に基板を配置して、誘電体窓を挟んで基板に対向して真空容器外に配置された高周波電極に高周波電力を印加して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板または基板上の膜をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
誘電体窓の内部にその全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに設けられた流路に対して、一筆書き状かつ一続きの流路の一端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流入口と、一筆書き状かつ一続きの流路の他端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流出口とを通して、温度制御された流体を流通させることで、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流体の流れにより、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制しながら、基板または基板上の膜に対するプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項２】
円盤形状の誘電体窓を備えて密閉される真空容器内に基板を配置して、基板に対向して真空容器外に誘電体窓の外側に設けられ、断面視においてその中央部分に比してその外周部分が密となるように配置されたコイル状電極に高周波電力を印加して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板または基板上の膜をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
誘電体窓の内部にその全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに設けられた流路に対して、複数の流路のうちの平面的に最外周の流路よりも内側に配置された一続きの流路の一端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流入口に、コイル状電極の間を通して配置された流体の循環通路から温度制御された流体を流すとともに、一続きの流路の他端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流出口とを通して、流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流体の流れにより、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制しながら、基板または基板上の膜に対するプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項３】
流体の温度を計測して、計測された流体の温度に基づいて流体の温度を制御して誘電体窓の温度を堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内に制御する、請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
誘電体窓の表面または内部の温度を計測して、計測された誘電体窓の温度に基づいて誘電体窓の温度が堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように流体の温度を制御する、請求項１から３のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
真空容器の内側側壁に設けられたインナーチャンバの内部に配置された流路に、温度制御された流体を流してインナーチャンバの温度を制御し、インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を抑制しながらプラズマ処理を行う、請求項１から４のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
プラズマ処理を実施した後、プラズマ非処理状態を経て、その後、さらにプラズマ処理を行う場合に、プラズマ非処理状態において、誘電体窓の流路に流体を流通させて、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、プラズマ処理時とプラズマ被処理時の誘電体窓の温度変化を抑制する、請求項１から５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
真空化された処理室内に高周波を誘導させてプラズマを発生させて、処理室内の基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
その内部に基板が保持される真空容器と、
円盤形状を有し、その内部に全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに形成された流路であって、一筆書き状かつ一続きの流路の一端に設けられかつその処理室外側表面に形成された流入口と、一筆書き状かつ一続きの流路の他端に設けられかつその処理室外側表面に形成された流出口とを通して、流体を流通可能な流路を有し、かつ基板に対向するように設けられて真空容器を密閉して真空容器の内部に処理室を形成する誘電体窓と、
処理室内に反応ガスを供給するガス供給装置と、
処理室内を排気して処理室内の圧力を略一定に保って真空化する真空排気装置と、
処理室の外側に誘電体窓を挟んで基板と対向するように配置された高周波電極に高周波電力を印加して、高周波電極より誘電体窓を通して処理室内に高周波を発生させる高周波電源と、
流路の流入口および流出口と接続された流体の循環経路を有し、プラズマ処理の際に、循環通路から流入口を通して誘電体窓の流路に温度制御された流体を流すとともに、流出口を通して流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流体の流れにより誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御し、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項８】
真空化された処理室内に高周波を誘導させてプラズマを発生させて、処理室内の基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
その内部に基板が保持される真空容器と、
円盤形状を有し、その内部に全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに形成された流路であって、複数の流路のうちの平面的に最外周の流路よりも内側に配置された一続きの流路の一端に設けられかつその処理室外側表面に配置された流入口を通して、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流れにて、一続きの流路の他端に設けられかつその処理室外側表面に配置された流出口まで流体を流通可能な流路を有し、かつ基板に対向するように設けられて真空容器を密閉して真空容器の内部に処理室を形成する誘電体窓と、
処理室内に反応ガスを供給するガス供給装置と、
処理室内を排気して処理室内の圧力を略一定に保って真空化する真空排気装置と、
処理室の外側に誘電体窓を挟んで基板と対向するように設けられ、断面視においてその中央部分に比してその外周部分が密となるように配置されたコイル状電極に高周波電力を印加して、コイル状電極より誘電体窓を通して処理室内に高周波を発生させる高周波電源と、
コイル状電極の間を通して配置され、流路の流入口および流出口と接続された流体の循環経路を有し、プラズマ処理の際に、循環通路から流入口を通して誘電体窓の流路に温度制御された流体を流すとともに、流出口を通して流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流体の流れにより誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御し、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項９】
誘電体窓の表面または内部の温度を計測する温度センサをさらに備え、
温度制御付流体供給装置は、温度センサにより計測された誘電体窓の表面または内部の温度に基づいて誘電体窓の温度が堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように流体の温度を制御する、請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
その内部に流体を流通可能な流路を有するインナーチャンバが、真空容器の内側側壁に設けられ、
プラズマ処理の際に、インナーチャンバの流路に温度制御された流体を流してインナーチャンバの温度を制御し、インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置をさらに備える、請求項７から９のいずれか１つ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、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるプラズマ処理装置の１つとして、真空容器の外部に位置されるコイル（又は電極）に高周波電力を印加することによって真空容器内にプラズマを発生させる高周波誘導方式のプラズマ処理装置がある。この方式のプラズマ処理装置は、真空容器外で高周波電磁界を発生させ、その高周波電磁界を誘電体窓を介して真空容器内に伝達しこの電磁界で電子の加速を行い、プラズマを発生させるものである。
【０００３】
高周波誘導方式のプラズマ処理装置の一例としてプラズマ処理装置２０１を図７に示す。
【０００４】
図７に示すように、プラズマ処理装置２０１は、略中空円柱形状の真空容器１と、真空容器１の上部における開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓３５とを備えており、真空容器１と誘電体窓３５とで密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室２００が形成されている。また、真空容器１の外側側面には、真空容器１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供給部２と、真空容器１内（処理室２００内）の空気若しくはガスの排気を行う真空排気装置の一例である真空ポンプ３が備えられている。また、誘電体窓３５の上方近傍にはコイル６が配置されており、コイル６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源４が真空容器１の外側に備えられている。また、真空容器１内における底面中央付近には、基板電極７が備えられており、この基板電極７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源９が真空容器１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置２０１によりプラズマ処理が施される基板８が、真空容器１内の基板電極７の上に保持（若しくは載置）されている。なお、コイル用高周波電源４とコイル６の間には、整合回路１０が設けられている。
【０００５】
このような構成のプラズマ処理装置２０１により基板８に対してプラズマ処理を行う方法について説明する。
【０００６】
まず、図７において、真空容器１内に反応ガス供給部２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で真空容器１内の空気の排気を行い、真空容器１内を所定のガスで満たすとともに所定の圧力に保つ。その後、この状態を維持しながら、コイル用高周波電源４により例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をコイル６に印加する。これにより、真空容器１内、すなわち処理室２００内にプラズマを発生させることができ、上記プラズマにより基板電極７上に保持（若しくは載置）された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【０００７】
しかしながら、図７に示した方式では、誘電体窓３５の下面（すなわち真空側の面）にも反応生成物が多量に堆積するために、真空容器１内におけるダストの発生が多くなり、プラズマ処理装置２０１のメンテナンス間隔が短くなるという問題点がある。また、プラズマ処理中の上記誘電体窓３５への反応生成物の堆積と上記誘電体窓３５の温度上昇により、真空容器１内の雰囲気が一定せず、プラズマ処理の再現性に乏しいという問題点がある。このような問題点について以下に詳述する。
【０００８】
プラズマ処理装置２０１において基板８に対してプラズマ処理を行う場合において、プラズマＣＶＤを行う場合、基板８上に薄膜を堆積する過程で誘電体窓３５の下面にも同様の薄膜が堆積してしまう。また、ドライエッチングを行う場合にも、エッチング反応や気相反応で生じた物質が誘電体窓３５の下面に堆積することがある。プラズマ処理を重ねていくにつれてこのような堆積膜は膜厚を増し、プラズマ処理時間の繰り返しに伴って、誘電体窓３５の温度が上昇していくが、堆積膜がある膜厚を越えると、誘電体窓３５と堆積膜との熱膨張率の差による膜応力によりはがれが生じ、真空容器１内においてダストとなって基板８上に降ってくる。図７のプラズマ処理装置２０１における方式では、少数の基板８をプラズマ処理しただけでダストが発生する場合があるため、真空容器１を大気開放して誘電体窓３５をクリーニングする頻度が高くなるという問題点がある。
【０００９】
また、プラズマ処理を重ねていくと、上述した堆積膜の膜厚が変化するため、反応ガス成分の吸着率が変化し、真空容器１内の雰囲気、すなわち反応ガスの分圧が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。また、誘電体窓３５に衝突する高エネルギーイオンによる加熱で誘電体窓３５の温度が上昇することも反応ガスの吸着率の変化を引き起こす原因となっており、真空容器１内の雰囲気を変化させて、プラズマ処理の再現性を悪化させている。
【００１０】
このような問題を解決する方法として、図８に示すように、コイル６と誘電体窓３５との間に抵抗加熱式ヒーター２８を備えたプラズマ処理装置２０２が考案された。
【００１１】
図８に示すように、プラズマ処理装置２０２は、コイル６と誘電体窓３５との間に、断熱板としてのマイカ板２７が設けられ、マイカ板２７の内部に抵抗加熱式ヒーター２８が埋め込まれており、誘電体窓３５をプラズマ処理に好適な温度に制御できるようになっている。なお、これ以外の構成はプラズマ処理装置２０１と同様である。
【００１２】
このような構成のプラズマ処理装置２０２により基体８に対してプラズマ処理を行う場合、抵抗加熱式ヒーター２８により誘電体窓３５を８０℃以上に加熱することにより、誘電体窓３５へ堆積する薄膜の膜厚を、上記加熱を行わない場合に比較して小さくすることができるとともに、その膜質も緻密にすることができるため、上記堆積膜のはがれによるダストの発生をある程度抑制することができる。さらに、プラズマ非処理時においても抵抗加熱式ヒーター２８により誘電体窓３５を加熱することにより、誘電体窓３５の温度の低下を防ぐことができ、プラズマ処理中の高温とプラズマ非処理時の低温というようなヒートサイクルの温度差をある程度小さくでき、上記堆積膜のはがれによるダストの発生をある程度抑制することができる。したがって、誘電体窓３５のクリーニング頻度もある程度小さくなる。また、プラズマ処理を重ねていった際も、堆積膜の膜厚の増加はある程度小さく、かつ誘電体窓３５の温度は一定温度以上に保たれているため、反応ガスの吸着率は低いままで大きくは変化しない。したがって、真空容器１内の雰囲気、すなわち反応ガスの分圧はやや安定し、ある程度再現性に優れたプラズマ処理を行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、プラズマ処理装置２０２のような方式では、連続処理時間が著しく長い場合や、コイル６に印加する高周波電力が大きい場合には、誘電体窓を直接冷却する手段がないため、誘電体窓３５の過昇温が起き、プラズマ処理の途中で抵抗加熱式ヒーター２８に供給する電力を０（ゼロ）にしても、ヒーター２８が電磁波を吸収して発熱することも加わって、誘電体窓３５の温度が上昇し続けることがあり、このような場合にあっては、この誘電体窓３５の過度の温度上昇によって、誘電体窓３５に堆積された薄膜が過昇温されて、上記薄膜と誘電体窓３５との熱膨張率の差による上記薄膜の剥がれが発生し、処理室２００内においてダストが発生するという問題がある。
【００１４】
また、誘電体窓３５に抵抗加熱式ヒーター２８が設置され、また、このような抵抗加熱式ヒーター２８は一般的に金属材料により形成されていることにより、抵抗加熱式ヒーター２８がコイル６から放射される電磁界を吸収し発熱して、プラズマ化に利用できる実質的な電力が例えば３０％程度小さくなってしまうという問題がある。さらに、抵抗加熱式ヒーター２８が備えられていることにより、抵抗加熱ヒーター２８の給電線に高周波が重畳し、制御機器の誤動作や故障を生じやすいという問題点がある。
【００１５】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、誘電体窓の温度を加熱方向にも冷却方向にも能動的に制御でき、プラズマ化に利用できる実質的な電力が大きく、高周波ノイズが発生しにくく、処理室内のダストの発生が少なく、クリーニング頻度の少ないプラズマ処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１７】
本発明の一の態様によれば、円盤形状の誘電体窓を備えて密閉される真空容器内に基板を配置して、誘電体窓を挟んで基板に対向して真空容器外に配置された高周波電極に高周波電力を印加して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板または基板上の膜をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
誘電体窓の内部にその全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに設けられた流路に対して、一筆書き状かつ一続きの流路の一端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流入口と、一筆書き状かつ一続きの流路の他端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流出口とを通して、温度制御された流体を流通させることで、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流体の流れにより、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制しながら、基板または基板上の膜に対するプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法を提供する。
【００１８】
本発明の別の一の態様によれば、円盤形状の誘電体窓を備えて密閉される真空容器内に基板を配置して、基板に対向して真空容器外に誘電体窓の外側に設けられ、断面視においてその中央部分に比してその外周部分が密となるように配置されたコイル状電極に高周波電力を印加して、真空容器内にプラズマを発生させ、基板または基板上の膜をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
誘電体窓の内部にその全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに設けられた流路に対して、複数の流路のうちの平面的に最外周の流路よりも内側に配置された一続きの流路の一端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流入口に、コイル状電極の間を通して配置された流体の循環通路から温度制御された流体を流すとともに、一続きの流路の他端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流出口とを通して、流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流体の流れにより、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制しながら、基板または基板上の膜に対するプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法を提供する。
【００１９】
また、別の態様によれば、流体の温度を計測して、計測された流体の温度に基づいて流体の温度を制御して誘電体窓の温度を堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内に制御しても良い。
【００２０】
また、誘電体窓の表面または内部の温度を計測して、計測された誘電体窓の温度に基づいて誘電体窓の温度が堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように流体の温度を制御しても良い。
【００２１】
また、真空容器の内側側壁に設けられたインナーチャンバの内部に配置された流路に、温度制御された流体を流してインナーチャンバの温度を制御し、インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を抑制しながらプラズマ処理を行っても良い。
【００２２】
また、プラズマ処理を実施した後、プラズマ非処理状態を経て、その後、さらにプラズマ処理を行う場合に、プラズマ非処理状態において、誘電体窓の流路に流体を流通させて、誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御して、プラズマ処理時とプラズマ被処理時の誘電体窓の温度変化を抑制しても良い。
【００２３】
本発明のさらに別の一の態様によれば、真空化された処理室内に高周波を誘導させてプラズマを発生させて、処理室内の基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
その内部に基板が保持される真空容器と、
円盤形状を有し、その内部に全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに形成された流路であって、一筆書き状かつ一続きの流路の一端に設けられかつその処理室外側表面に形成された流入口と、一筆書き状かつ一続きの流路の他端に設けられかつその処理室外側表面に形成された流出口とを通して、流体を流通可能な流路を有し、かつ基板に対向するように設けられて真空容器を密閉して真空容器の内部に処理室を形成する誘電体窓と、
処理室内に反応ガスを供給するガス供給装置と、
処理室内を排気して処理室内の圧力を略一定に保って真空化する真空排気装置と、
処理室の外側に誘電体窓を挟んで基板と対向するように配置された高周波電極に高周波電力を印加して、高周波電極より誘電体窓を通して処理室内に高周波を発生させる高周波電源と、
流路の流入口および流出口と接続された流体の循環経路を有し、プラズマ処理の際に、循環通路から流入口を通して誘電体窓の流路に温度制御された流体を流すとともに、流出口を通して流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流体の流れにより誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御し、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【００２４】
本発明の別の一の態様によれば、真空化された処理室内に高周波を誘導させてプラズマを発生させて、処理室内の基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
その内部に基板が保持される真空容器と、
円盤形状を有し、その内部に全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに形成された流路であって、複数の流路のうちの平面的に最外周の流路よりも内側に配置された一続きの流路の一端に設けられかつその処理室外側表面に配置された流入口を通して、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流れにて、一続きの流路の他端に設けられかつその処理室外側表面に配置された流出口まで流体を流通可能な流路を有し、かつ基板に対向するように設けられて真空容器を密閉して真空容器の内部に処理室を形成する誘電体窓と、
処理室内に反応ガスを供給するガス供給装置と、
処理室内を排気して処理室内の圧力を略一定に保って真空化する真空排気装置と、
処理室の外側に誘電体窓を挟んで基板と対向するように設けられ、断面視においてその中央部分に比してその外周部分が密となるように配置されたコイル状電極に高周波電力を印加して、コイル状電極より誘電体窓を通して処理室内に高周波を発生させる高周波電源と、
コイル状電極の間を通して配置され、流路の流入口および流出口と接続された流体の循環経路を有し、プラズマ処理の際に、循環通路から流入口を通して誘電体窓の流路に温度制御された流体を流すとともに、流出口を通して流路から循環通路へ流体を流出させることで、円盤形状の周方向沿いの流体の流れにより誘電体窓の外周温度を一定の範囲内に保つように制御し、誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【００２５】
また、誘電体窓の表面または内部の温度を計測する温度センサをさらに備え、
温度制御付流体供給装置は、温度センサにより計測された誘電体窓の表面または内部の温度に基づいて誘電体窓の温度が堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように流体の温度を制御しても良い。
【００２６】
また、その内部に流体を流通可能な流路を有するインナーチャンバが、真空容器の内側側壁に設けられ、
プラズマ処理の際に、インナーチャンバの流路に温度制御された流体を流してインナーチャンバの温度を制御し、インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を抑制する温度制御付流体供給装置をさらに備えるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、誘電体窓の内部にその全面に渡って円盤形状の周方向沿いに平面的に円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成されかつ一筆書き状に一続きに設けられた流路に対して、一筆書き状かつ一続きの流路の一端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流入口と、一筆書き状かつ一続きの流路の他端に設けられかつ誘電体窓の処理室外側表面に配置された流出口とを通して、温度制御された流体を流通させることで、円盤形状の周方向沿いの流路に沿った流体の流れを形成することができる。すなわち、誘電体窓の全面に渡って形成された円弧状の流路がつなぎ合わされて形成された一筆書き状かつ一続きの流路に沿って、温度制御された流体を流すことで、誘電体窓の外周温度を一定に保つことができる。したがって、誘電体窓の外周の温度のバラツキを低減させて、誘電体窓への堆積物の形成および剥離を抑制するプラズマ処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
まず、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理方法及び装置について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１０１の構造を示す模式断面図である。
【００３１】
図１に示すように、プラズマ処理装置１０１は、上面に開口部を有する略中空円柱形状の真空容器１と、真空容器１の上記開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓５とを備えており、真空容器１と誘電体窓５とにより密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室１００が形成されている。また、真空容器１の外側側面には、真空容器１内に所定の反応ガスの供給を行うガス供給装置の一例である反応ガス供給部２と、真空容器１内の空気若しくはガスの排気を行う真空排気装置の一例である真空ポンプ３が備えられている。また、誘電体窓５の上方近傍には高周波電源の一例でありかつコイル状電極の一例でもあるコイル６が配置されており、コイル６に高周波電力を印加する高周波電源の一例であるコイル用高周波電源４が真空容器１の外側に備えられている。また、真空容器１内における底面中央付近には、基板電極７が備えられており、この基板電極７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源９が真空容器１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置１０１によりプラズマ処理が施される基板８が、真空容器１内の基板電極７の上に載置可能（若しくは保持可能）となっている。なお、コイル用高周波電源４とコイル６の間には、整合回路１０が設けられている。
【００３２】
また、誘電体窓５は、概略円盤形状を有する板状体の一例である第一誘電板５１の第一接合表面５１ａと第二誘電板５２の第二接合表面５２ａとが接合されることにより形成されており、第一誘電板５１における第一接合表面５１ａとは逆側の表面は、プラズマ処理装置１０１の処理室１００の外側に面する処理室外側表面５１ｂとなっており、第二誘電板５２における第二接合表面５２ａとは逆側の表面は、処理室１００の内側に面する処理室内側表面５２ｂとなっている。
【００３３】
また、図１及び図２の誘電体窓５の模式断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）に示すように、第一誘電板５１の第一接合表面５１ａには、複数の凹部が一筆書き状に一続きに連通して形成された凹部の一例である溝部が形成されており、この上記溝部と第二接合表面５２ａとで囲まれた平面的に概略円弧状の形状を有する複数の流路を繋ぎ合わせて構成された流体（一例として冷温媒）の流路の一例である第１の冷温媒流路１１が、誘電体窓５の内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。言いかえれば、誘電体窓５における第一接合表面５１ａと第二接合表面５２ａとの互いの接合面及びこの接合面の近傍において、第１の冷温媒流路１１が上記接合面の全面に渡って略均一に配置されるように形成されており、また、上記第１の冷温媒流路１１は上記誘電体板５の略円盤形状の周方向沿いの流れでもって上記冷温媒を流せるように形成されている。また、第一誘電板５１の処理室外側表面５１ｂには、第１の冷温媒流路１１への冷温媒となる流体の流入口１８及び流出口１９が形成されている。さらに、プラズマ処理装置１０１においては、第１の冷温媒流路１１への流入口１８及び流出口１９に接続された循環通路１２ａを通して、上記冷温媒となる流体の一例である水を流して循環させる温度制御付流体供給装置の一例である第１のサーキュレータ１２が、真空容器１の外側に備えられている。なお、第１のサーキュレータ１２内には温度制御装置（図示しない）が備えられており、第１のサーキュレータ１２内に備えられた温度センサ（図示しない）により計測された上記循環されている水の温度に基づいて、上記循環される水の温度が制御可能となっている。
【００３４】
また、コイル６と誘電体窓５との間、すなわち、第一誘電板５１の処理室外側表面５１ｂ全体を覆うように、電気絶縁材又は断熱材の一例であるマイカ製の断熱板１３が設けられており、コイル６が断熱板１３を介して誘電体窓５に押し付けられている。また、真空容器１の側壁内側には、大略円筒形状のインナーチャンバ１４が設けられており、インナーチャンバ１４の端部に設けられた流体の流路の一例である第２の冷温媒流路１５に、温度制御付流体供給装置の一例である第２のサーキュレータ１６により温度制御された流体としての冷温媒、例えば水を流すことができ、インナーチャンバ１４の温度を制御することが可能となっている。また、基板電極７にも温度制御付流体供給装置の一例である第３のサーキュレータ１７が接続され、第３のサーキュレータ１７により温度制御された流体としての冷温媒、例えば水を流して、基板電極７の温度を一定に保つことが可能となっている。
【００３５】
このような構成のプラズマ処理装置１０１により基板８に対してプラズマ処理を行う方法について説明する。
【００３６】
まず、図１において、真空容器１内の基板電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次に、真空容器１内に反応ガス供給部２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で真空容器１内の空気の排気を行い、真空容器１内（処理室１００内）を所定の反応ガスで満たすとともに、例えば、真空ポンプ３による上記排気の経路中に設けられた調整弁（図示しない）により上記排気流量を調整する等により真空容器１内（処理室１００内）を所定の圧力に保つ。この状態を維持しながら、コイル用高周波電源４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル６に印加する。これにより、コイル６により高周波が発生され、上記発生された高周波が誘電体窓５を通して真空容器１内に誘導されて、真空容器１内に供給されている反応ガスと上記高周波により真空容器１内に（すなわち処理室１００内に）プラズマを発生させることができ、上記発生されたプラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００３７】
また、このプラズマ処理の際に、第１のサーキュレータ１２により所定の温度に制御された水を、循環通路１２ａを通して、誘電体窓５内の第１の冷温媒流路１１に循環させることにより、誘電体窓５の温度を一定範囲内の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。ここで上記一定範囲内の温度とは、プラズマ処理の際に、誘電体窓５への薄膜の堆積量を低減させて堆積物である堆積膜の形成を抑制することができ、かつ誘電体窓５に堆積された薄膜（すなわち上記堆積膜）が、誘電体窓５の温度上昇により剥がれ落ちないような（剥離しないような）誘電体窓５の温度範囲である。また、同様に、第２のサーキュレータ１６により所定の温度に制御された水を、インナーチャンバ１４の第２の冷温媒流路１５に循環させることにより、インナーチャンバ１４の温度を、プラズマ処理の際に、インナーチャンバ１４への薄膜の堆積量を低減させて堆積膜の形成を抑制することができ、かつインナーチャンバ１４に堆積された薄膜（すなわち上記堆積膜）が、インナーチャンバ１４の温度上昇により剥がれ落ちないような（剥離しないような）温度範囲に制御する。また、上記同様に、第３のサーキュレータ１７により基板電極７の温度を所定の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。なお、プラズマ非処理時においても、第１のサーキュレータ１２により所定の温度に制御された水を、循環通路１２ａを通して、誘電体窓５内の第１の冷温媒流路１１に循環させることにより、誘電体窓５の温度を一定範囲内の温度に保つような場合であってもよい。このような場合にあっては、プラズマ非処理時においても誘電体窓５の温度を一定範囲内に保つことができ、プラズマ処理時とプラズマ非処理時とを繰り返すことによる温度変化、すなわちヒートサイクルを誘電体窓５に形成された堆積膜に与えることを防止することができ、上記ヒートサイクルによる上記堆積膜の剥がれを防止することができる。
【００３８】
上記第１実施形態によれば、従来例、例えば、プラズマ処理装置２０２においては、プラズマ処理の連続処理時間が著しく長い場合や、コイル６に印加する高周波電力が大きい場合に、抵抗式加熱ヒーター２８の加熱動作を停止させた場合であっても、抵抗式加熱ヒーター２８が自己発熱しかつ誘電体窓５の強制的な冷却を行うことができないため誘電体窓３５の過昇温が発生していたが、プラズマ処理装置１０１においては、上記抵抗式加熱ヒーター２８ではなく、誘電体窓５内に第１の冷温媒流路１１を形成することにより、第１の冷温媒流路１１内に温度制御された水を流して上記強制的な冷却を行うことができるため、誘電体窓５の過昇温が起きにくく、誘電体窓５に堆積する薄膜が剥がれたり、ダストが発生するといった現象が発生し難くすることができる。
【００３９】
例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２おいては、プラズマ処理の一例として、抵抗加熱ヒーター２８を用いて誘電体窓５を８０℃に制御しながら基板８としてシリコン基板の表面を１０μｍエッチング処理する場合にあっては、誘電体窓３５の温度は石英外周で１０２℃まで上昇する場合があったが、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１により上記同様なエッチング処理を行うような場合にあっては、第１のサーキュレータ１２により循環される水の温度を８０℃±１℃に保つことができ、誘電体窓５の外周温度を略一定（８０℃±１℃）に保つことができる。
【００４０】
また、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１においては、従来例（例えば、プラズマ処理装置２０２）と異なり、金属材料により形成されている抵抗式加熱ヒーター２８を用いずに、誘電体窓５内に形成された第１の冷温媒流路１１に温度制御された水を流して循環させることにより誘電体窓５の温度制御を行っているため、抵抗式加熱ヒーター２８の金属材料がコイル６からの発生される電磁界を例えば３０％程度吸収して発熱することを無くすことができ、上記電磁界を無駄なく真空容器１内に吸収させることができ、プラズマ処理におけるプラズマ化に利用できる実質的な電力を大きくすることができ、効率的なプラズマ処理を行うことができる。
【００４１】
例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２においては、反応ガス供給部２より真空容器１内に供給される反応ガスの一例としてＨＢｒガス流量が８．３×１０−７ｍ３／ｓ、また、Ｃｌ２ガス流量が８．３×１０−７ｍ３／ｓ、真空容器１内の圧力が１．３Ｐａ、コイル用高周波電源４によりコイル６に印加する電力が６００Ｗの放電条件（プラズマ発生条件）のとき、真空容器１内の基板８から３００ｍｍ上方の位置における飽和イオン電流密度は、０．６１Ａ／ｃｍ２であったが、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１では、上記同様の放電条件（プラズマ発生条件）において、飽和イオン電流密度を、０．９６Ａ／ｃｍ２と高めることができ、同じ印加電力であっても発生させるプラズマ密度を高めることができ、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。
【００４２】
また、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１においては、従来例（例えばプラズマ処理装置２０２）と異なり、抵抗加熱ヒーター２８を用いないため、高周波ノイズが発生し難く、プラズマ処理の際に機器の誤動作や故障が生じ難くすることができ、安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００４３】
また、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１にて第１の冷温媒流路１１中への流体の有無によるプラズマ発光強度への影響を調べると、流体として純水を用いた場合、ＢＣ１３、Ｃ１２、及びＡｒガス流量がそれぞれ１．３×１０−６ｍ３／ｓ、２．０×１０−６ｍ３／ｓ、及び３．３×１０−７ｍ３／ｓ、圧力が３Ｐａ、コイル６としてＩＣＰコイルと基板電極７に印加する電力がそれぞれ９００Ｗと７５Ｗのとき、プラズマの発光強度は、純水無しの時に７．１Ｖであり、純水有りの時に６．９Ｖと、純水の影響は約３％の発光強度低下に留まり、誘電体窓５内に第１の冷温媒流路１１が形成され、流体として純水が流されることによるプラズマ処理に対する実用上の影響はほとんどない。
【００４４】
さらに、本発明の第１実施形態のプラズマ処理装置１０１においては、従来例と異なり、上記ＩＰＣコイルの近傍に抵抗加熱ヒーターが存在しないため、高周波ノイズがヒーター回路に重畳せず、機器の誤動作や故障が生じにくいという長所がある。
【００４５】
さらに、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１においては、誘電体窓５の略全面に渡って均一にその周方向沿いに配置された第１の冷温媒流路１１が形成されており、上記第１の冷温媒流路１１内に第１のサーキュレータ１２により温度制御された水が循環されるような構成とされていることにより、従来例（例えばプラズマ処理装置２０２）よりも誘電体窓５への熱の伝わりを改善させることができ（すなわち、伝熱距離を小さくすることができるため）、誘電体窓５を常温から所定の温度に到達させる時間を短縮化することができ、プラズマ処理に要する時間の短縮化を図り、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２では、誘電体窓３５を常温から８０℃まで昇温させるのに６０分も要する場合があったが、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１においては、上記同様な条件にての昇温を１５分で行うことができ、プラズマ処理に要する時間を短縮化することができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１０２について、図３に示すプラズマ処理装置１０２の構造を示す模式断面図、及び図４に示す上記図３におけるＢ−Ｂ断面図を参照して説明する。
【００４７】
図３及び図４に示すように、プラズマ処理装置１０２は、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１におけるコイル６に代えて、高周波電極の一例でありかつ板状電極の一例でもある対向電極２１備え、コイル用高周波電源４に代えて、上記対向電極２１に整合回路１０を介して高周波電力を印加する対向電極用高周波電源２０とを備えており、また、誘電体窓５に代えて、第１の冷温媒流路１１１の平面的な配置が上記誘電体窓５とは異なっている誘電体窓６０を備えており、その他の構成は同様であるため、以下この構成が異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４８】
図３に示すように、プラズマ処理装置１０２は、真空容器１内の基板電極７と対向しかつ略平行となるように、すなわち、基板電極７上に載置された基板８と対向しかつ略平行となるように、窒化シリコン製の誘電体窓６０の外側（図３における図示上側）に配置された略平板状の対向電極２１を備えている。また、対向電極２１と誘電体窓６０との間には、電気絶縁材又は断熱材の一例であるマイカ製の断熱板１３が備えられており、対向電極２１が断熱板１３を介して誘電体窓６０に押し付けられている。
【００４９】
また、誘電体窓６０は、概略円盤形状を有する板状体の一例である第一誘電板６１の第一接合表面６１ａと第二誘電板６２の第二接合表面６２ａとが接合されることにより形成されており、第一誘電板６１における第一接合表面６１ａとは逆側の表面は、プラズマ処理装置１０２の処理室１００の外側に面する処理室外側表面６１ｂとなっており、第二誘電板６２における第二接合表面６２ａとは逆側の表面は、処理室１００の内側に面する処理室内側表面６２ｂとなっている。
【００５０】
また、図３及び図４の誘電体窓６０の模式断面図（図３におけるＢ−Ｂ断面）に示すように、第一誘電板６１の第一接合表面６１ａは、その周端部に環状の凸部３０が形成されており、また、この環状の凸部３０の内側には複数の円柱状の支柱２２が平面的に均等に配置されている。また、第一接合表面６１ａにおいて、夫々の支柱２２の間の空間及び夫々の支柱２２と環状の凸部３０との間の空間が一体的に連通して形成された凹部となり、上記凹部と第二接合表面６２ａとで囲まれた空間が、流体（一例として冷温媒）の流路の一例である第１の冷温媒流路１１１となっている。この第１の冷温媒流路１１１は、誘電体窓６０の内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成されており、言いかえれば、誘電体窓６０における第一接合表面６１ａと第二接合表面６２ａとの互いの接合面及びこの接合面の近傍において、第１の冷温媒流路１１１が上記接合面の全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。また、第一誘電板６１の処理室外側表面６１ｂには、第１の冷温媒流路１１１への冷温媒となる流体の流入口１１８及び流出口１１９が夫々２箇所ずつ形成されている。
【００５１】
このような構成のプラズマ処理装置１０２により基板８に対してプラズマ処理を行う方法について説明する。
【００５２】
まず、図３において、真空容器１内の基板電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次に、真空容器１内に反応ガス供給部２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で真空容器１内の空気の排気を行い、真空容器１内（処理室１００内）を所定の反応ガスで満たすとともに、例えば、真空ポンプ３による上記排気の経路中に設けられた調整弁（図示しない）により上記排気流量を調整する等により真空容器１内（処理室１００内）を所定の圧力に保つ。この状態を維持しながら、対向電極用高周波電源２０により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、対向電極２１に印加する。これにより、対向電極２１により高周波が発生され、上記発生された高周波が誘電体窓６０を通して真空容器１内に誘導されて、真空容器１内に供給されている反応ガスと上記高周波により真空容器１内に（すなわち処理室１００内に）プラズマを発生させることができ、上記発生されたプラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００５３】
また、このプラズマ処理の際に、第１のサーキュレータ１２により所定の温度に制御された水を、循環通路１２ａを通して、誘電体窓６０内の第１の冷温媒流路１１１に循環させることにより、誘電体窓６０の温度を一定範囲内の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。また、上記同様に、第２のサーキュレータ１６によりインナーチャンバ１４の温度を所定の温度範囲に保ちながら、また、上記同様に、第３のサーキュレータ１７により基板電極７の温度を所定の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。また、上記第１実施形態と同様にプラズマ非処理時においても誘電体窓６０の温度を一定範囲内に制御するような場合であってもよい。
【００５４】
上記第２実施形態のプラズマ処理装置１０２によれば、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１のように高周波電極としてコイル状電極であるコイル６を用いる場合に代えて、略平板状の対向電極２０を用いる平行平板方式のプラズマ処理装置である場合であっても、上記第１実施形態による効果と同様な効果を得ることができる。
【００５５】
また、誘電体窓６０の内部において平面的に均等に配置されるように形成された複数の支柱２２の間の空間及び複数の支柱２２と環状の凸部３０との間の空間とが第１の冷温媒流路１１１となっていることにより、第１の冷温媒流路１１１は誘電体窓６０に平面的に均一に配置された状態となって、第１のサーキュレータ１２により第１の冷温媒流路１１１内に均一に水を流すことができ、誘電体窓６０への第１の冷温媒流路１１１よりの熱伝達性を良好とさせることができる。よって、誘電体窓６０を常温から所定の温度まで上昇若しくは下降させる時間を短縮化することができ、プラズマ処理に要する時間の短縮化を図り、より効率的なプラズマ処理を行うことができるとともに、安定した誘電体窓６０の温度制御を行うことができ、安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００５６】
次に、本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１０３について、図５に示すプラズマ処理装置１０３の構造を示す模式断面図、及び図６に示す上記図５におけるＣ−Ｃ断面図を参照して説明する。
【００５７】
図５及び図６に示すように、プラズマ処理装置１０３は、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１における誘電体窓５に代えて、異なる構造の誘電体窓７０を備えていること、及び第１のサーキュレータ１２により制御される水の温度制御方法が異なっていること以外の構成は同様であるため、以下この構成が異なる部分についてのみ説明を行う。
【００５８】
図５及び図６に示すように、プラズマ処理装置１０３は、上記誘電体窓５に代えて、アルミナ製の誘電体窓７０を備えている。誘電体窓７０は、概略円盤形状を有する板状体の一例である第一誘電板７１の第一接合表面７１ａと第二誘電板７２の第二接合表面７２ａとが接合されることにより形成されており、第一誘電板７１における第一接合表面７１ａとは逆側の表面は、プラズマ処理装置１０３の処理室１００の外側に面する処理室外側表面７１ｂとなっており、第二誘電板７２における第二接合表面７２ａとは逆側の表面は、処理室１００の内側に面する処理室内側表面７２ｂとなっている。また、図５及び図６の誘電体窓７０の模式断面図（図５におけるＣ−Ｃ断面）に示すように、第一誘電板７１の第一接合表面７１ａには、複数の凹部が連通して形成された溝部が形成されており、この溝部と第二接合表面７２ａとで囲まれた平面的に概略円弧状の形状を有する複数の流路と上記円弧の直径方向の流路とを組み合わせて構成された流体（一例として冷温媒）の流路の一例である第１の冷温媒流路２１１が、誘電体窓７０の内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。言いかえれば、誘電体窓５における第一接合表面７１ａと第二接合表面７２ａとの互いの接合面及びこの接合面の近傍において、第１の冷温媒流路２１１が上記接合面の全面に渡って略均一に配置されるように形成されており、また、上記第１の冷温媒流路２１１は上記誘電体板７０の略円盤形状の周方向沿いの流れと径方向の流れの組み合わせでもって上記冷温媒を流せるように形成されている。また、第一誘電板７１の処理室外側表面７１ｂには、第１の冷温媒流路２１１への冷温媒となる流体の流入口２１８及び流出口２１９が形成されている。さらに、プラズマ処理装置１０３においては、第１の冷温媒流路２１１への流入口２１８及び流出口２１９に接続された循環通路１２ａを通して、上記冷温媒となる流体の一例である水を流して循環させる温度制御付流体供給装置の一例である第１のサーキュレータ１２が、真空容器１の外側に備えられている。なお、第１のサーキュレータ１２内には温度制御装置（図示しない）が備えられており、循環される水の温度が制御可能となっている。
【００５９】
また、誘電体窓７０の側面（図５における図示右側側面）には、誘電体窓７０の表面の温度を計測する温度センサ２５が設置されており、この温度センサ２５により計測された温度が第１のサーキュレータ１２内の上記温度制御装置に入力されて、上記計測された誘電体窓７０の表面の温度に基づいて、上記循環される水の温度を制御して、誘電体窓７０の温度を上記温度範囲内となるように制御することが可能となっている。なお、温度センサ２５が誘電体窓７０の上記側面に備えられている場合に代えて、誘電体窓７０の内部又はその他の表面上に設置されている場合であってもよい。また、複数の温度センサ２５が設置されて、例えば、夫々の温度センサ２５により計測された温度の相加平均を誘電体窓７０の温度とみなすような場合であってもよい。
【００６０】
また、図５における誘電体窓７０の内部に形成された第１の冷温媒流路２１１の図示した側、すなわち、第二誘電板７２の内部には、反応ガス供給部２より供給される反応ガスを流通可能なガス流路２３が形成されており、また、第二誘電板の処理室側表面７２ｂには、上記ガス流路２３に接続された複数のガス吹き出し口２４が平面的に均等となるように形成されており、反応ガス供給部２より上記ガス流路２３及びガス吹き出し口２４を通して、処理室１００内に載置された基板８の上方に反応ガスを均一に供給することが可能となっている。
【００６１】
このような構成のプラズマ処理装置１０３により基板８に対してプラズマ処理を行う方法について説明する。
【００６２】
まず、図５において、真空容器１内の基板電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次に、真空容器１内に反応ガス供給部２より所定の反応ガスをガス流路２３及びガス吹き出し口２４を通して導入しつつ、真空ポンプ３で真空容器１内の空気の排気を行い、真空容器１内（処理室１００内）を所定の反応ガスで満たすとともに、例えば、真空ポンプ３による上記排気の経路中に設けられた調整弁（図示しない）により上記排気流量を調整する等により真空容器１内（処理室１００内）を所定の圧力に保つ。この状態を維持しながら、コイル用高周波電源４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル６に印加する。これにより、コイル６により高周波が発生され、上記発生された高周波が誘電体窓５を通して真空容器１内に誘導されて、真空容器１内に供給されている反応ガスと上記高周波により真空容器１内に（すなわち処理室１００内に）プラズマを発生させることができ、上記発生されたプラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００６３】
また、このプラズマ処理の際に、温度センサ２５により計測された誘電体窓７０の表面温度に基づいて、上記誘電体窓７０の表面温度が一定の温度範囲内となるように、第１のサーキュレータ１２により温度制御された水を、循環通路１２ａを通して、誘電体窓７０内の第１の冷温媒流路２１１に循環させて、上記誘電体窓７０の温度を上記一定範囲内の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。また、同様に、第２のサーキュレータ１６により所定の温度に制御された水を、インナーチャンバ１４の第２の冷温媒流路１５に循環させることにより、インナーチャンバ１４の温度を制御し、また、上記同様に、第３のサーキュレータ１７により基板電極７の温度を所定の温度に保ちながら上記プラズマ処理を行う。
【００６４】
上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３によれば、上記第１実施形態による効果にさらに加えて、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１のように、第１のサーキュレータ１２内において計測された上記循環される水の温度に基づいて、上記循環される水の温度の制御を行うような場合に代えて、誘電体窓７０の表面の温度を計測可能な温度センサ２５が備えられ、上記温度センサ２５により計測された誘電体窓７０の実際の表面温度に基づいて、上記表面の温度が上記一定の範囲内に入るように第１のサーキュレータ１２において循環される水の温度の制御が行われることにより、誘電体窓７０の温度をより正確にかつ良好な制御性でもって制御することができ、真空容器１内における堆積膜の剥離によるダストの発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００６５】
例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２おいては、プラズマ処理の一例として、抵抗加熱ヒーター２８を用いて誘電体窓３５を６０℃に制御しながら基板８としてガリウム砒素基板の表面を１００μｍエッチング処理する場合にあっては、誘電体窓３５の温度は石英外周で１８０℃まで上昇する場合があったが、上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３により上記同様なエッチング処理を行うような場合にあっては、第１のサーキュレータ１２により水を循環させて、誘電体窓７０の温度を外周にて６０℃±１℃に保つことができ、誘電体窓７０の温度を略一定に保つことができる。
【００６６】
また、上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３においては、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１０１と同様に、従来例（例えば、プラズマ処理装置２０２）と異なり、金属材料により形成されている抵抗式加熱ヒーター２８を用いずに、誘電体窓７０内に形成された第１の冷温媒流路２１１に温度制御された水を流して循環させることにより誘電体窓７０の温度制御を行っているため、抵抗式加熱ヒーター２８の金属材料がコイル６からの発生される電磁界を吸収することを無くすことができ、上記電磁界を無駄なく真空容器１内に吸収させることができ、プラズマ処理におけるプラズマ化に利用できる実質的な電力を大きくすることができ、効率的なプラズマ処理を行うことができる。
【００６７】
例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２においては、反応ガス供給部２より真空容器１内に供給される反応ガスの一例としてＡｒガス流量が３．３×１０−７ｍ３／ｓ、真空容器１内の圧力が１Ｐａ、コイル用高周波電源４によりコイル６に印加する電力が８００Ｗの放電条件（プラズマ発生条件）のとき、真空容器１内の基板８から２０ｍｍ上方の位置におけるプラズマ密度は、７．６×１０１１ｃｍ−３であったが、上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３では、上記同様の放電条件（プラズマ発生条件）において、プラズマ密度を、８．４×１０１１ｃｍ−３と高めることができ、同じ印加電力であっても発生させるプラズマ密度を高めることができ、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。
【００６８】
さらに、上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３においては、誘電体窓７０の略全面に渡って均一にその周方向沿い及びその直径方向沿い配置された第１の冷温媒流路２１１が形成されており、上記第１の冷温媒流路２１１内に第１のサーキュレータ１２により温度制御された水が循環されるような構成とされていることにより、従来例（例えばプラズマ処理装置２０２）よりも誘電体窓５への熱の伝わりを改善させることができ、誘電体窓５を常温から所定の温度まで上昇させる時間を短縮化することができ、プラズマ処理に要する時間の短縮化を図り、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。例えば、従来例におけるプラズマ処理装置２０２では、誘電体窓３５を常温から６０℃まで昇温するのに４５分も要する場合があったが、上記第３実施形態のプラズマ処理装置１０３においては、上記同様な条件にての昇温を２５分で行うことができ、プラズマ処理に要する時間を短縮化することができる。
【００６９】
以上に述べた本発明の夫々の実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、高周波電極としてのコイルや対向電極の形状及び配置等に関して様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、言うまでもない。
【００７０】
また、上記夫々の実施形態においては、冷温媒としての流体が水である場合について説明したが、本明細書で用いられる「水」とは、例えば、水道水、精製水、浄水、若しくは純水等を含むものであり、さらに、水を溶媒とする各種水溶液をも含むものとする。また、流体が水である場合に代えて、フッ素系不活性液体若しくは油脂類である場合であってもよい。あるいは、流体が水素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガスまたは空気等の気体であってもよい。水は、万一の漏洩に対して、後始末が容易であるという利点がある。また、水は純水や各種水溶液等を含めて、−２０℃乃至１２０℃の範囲内で使用することができる。また、上記フッ素系不活性液体としては、ガルデン（商品名若しくは登録商標）やフロリナート（商品名若しくは登録商標）等がある。例えば、上記ガルデンは、１０℃乃至９０℃の範囲で使用することができ、最高９０℃まで温度を高めることができるという利点がある。１０℃乃至９０℃の範囲内に制御することでダストの発生を抑制できるプロセスは多く、広範な応用が可能である。また、例えば、上記フロリナートを用いると、誘電体窓を極低温に制御可能であるという利点があり、流体の温度を−１３０℃乃至５０℃の範囲内に制御することができる。また、油脂類については、例えば、高温用油脂（例えば、天ぷら油等）を用いる場合にあっては、流体の温度を２００℃程度の温度まで十分に制御することができる。上記ガルデンや上記フロリナートを含めてフッ素系不活性液体若しくは油脂類は、−１３０℃乃至２００℃の範囲で使用することができる。また、窒素ガスまたは空気等の気体は熱容量が小さく、熱媒体としては水や上記フッ素系不活性液体に劣るが、取扱が極めて簡便であるという利点がある。また、上記窒素ガスや空気等の気体は−２７３℃乃至５００℃の範囲で使用することができる。
【００７１】
また、第１のサーキュレータ１２内に、流体の温度を計測しながら上記流体の温度を制御する機構を備えた場合（前者とする）と、誘電体窓の表面又はその内部に温度センサが設けられ、温度センサで計測した温度に基づいて、上記誘電端窓の温度が上記一定の温度範囲内に入るように第１のサーキュレータ１２にて上記流体の温度を制御する場合（後者とする）について説明したが、前者の場合には、上記流体の温度制御が第１のサーキュレータ１２内のみで完結する機構となるため、温度制御が極めて簡便であるという利点があり、また、後者の場合には、上記誘電体窓の温度を上記温度センサにより実際に計測するため、より正確に上記誘電体窓の温度制御が可能であるという利点がある。
【００７２】
また、コイルまたは対向電極と誘電体窓の間に、マイカ製の電気絶縁材または断熱材が設けられ、コイルまたは対向電極が電気絶縁材または断熱材を介して誘電体窓に押し付けられている場合について説明したが、電気絶縁材または断熱材は、用途に応じてセラミック製または樹脂製のものを用いることができる。マイカ製のものは５００℃以上の高温にまで耐えられ、緩衝性に優れるという利点がある。セラミック製のものは５００℃以上の高温にまで耐えられ、粉体を生じないという利点がある。また、樹脂は緩衝性に優れ、粉体を生じないという利点がある。また、コイルまたは対向電極が電気絶縁材または断熱材を介して誘電体窓に押し付けられていると、コイルまたは対向電極と誘電体窓の距離が変化しにくく、安定した処理を実現できる。
【００７３】
また、真空容器の側面から反応ガスを吹き出す場合と、誘電体窓内部の流路よりも基板電極に近い部分にガス流路が設けられ、基板電極に向けてガス吹き出し口が設けられている場合について説明したが、誘電体窓内部の流路よりも基板電極に近い部分にガス流路が設けられ、基板電極に向けてガス吹き出し口が設けられている場合においては、処理室内により均一に反応ガスを吹き出すことができ、より均一なプラズマ処理が可能となる利点がある。
【００７４】
また、真空容器の側壁にインナーチャンバが設けられ、インナーチャンバの端部に設けられた第２の冷温媒流路に、温度制御された流体を流す場合について説明したが、この場合、よりダストの発生の少ない処理が可能となるばかりか、真空容器のメンテナンスが容易になるという利点がある。
【００７５】
また、誘電体窓の材質が、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、アルミナである場合について説明したが、これらは、誘電損失（ｔａｎδ）が小さな材質であり、誘電体窓の材質として好適である。また、これら以外にも上記誘電損失の小さな材質を誘電体窓の材質として用いることができ、例えば、サファイア、窒化アルミニウムなどを用いることも可能であり、用途に応じて適切な材料を選択することが望ましい。石英ガラスはシリコン系半導体を用いたデバイスの製造工程において、優れた低コンタミネーション性を有する。窒化シリコンは低コンタミネーション性では石英ガラスに若干劣るものの、機械的強度に優れ、酸素原子放出量が極めて小さいという特徴がある。アルミナやサファイアは、コンタミネーション性で劣るものの、アルミニウムのドライエッチング工程に使用すると、高いレジスト選択比が得られるという特徴がある。窒化アルミニウムは熱伝導性に優れ、石英ガラスの約１００倍の熱伝導率をもっているという特徴がある。なお、誘電体窓が上述した夫々の材料で形成される場合に代えて、上記夫々の材料の組み合わせであるような場合であってもよい。
【００７６】
また、誘電体窓への流体の流入口および流出口が、コイルまたは対向電極が設けられている側にある場合について説明したが、このような構成とすることで、流体の流入・流出経路を適切に配置することが容易になる。
【００７７】
また、シリコン基板を１０μｍエッチングする場合、ガリウム砒素基板を１００μｍエッチングする場合について説明したが、本発明は、連続処理時間が著しく長い場合や、コイルに印加する高周波電力が大きい場合にとくに有効なプラズマ処理であって、プラズマ処理が、基板または基板上の薄膜を１μｍ以上エッチングする処理である場合、さらには、プラズマ処理が、基板または基板上の薄膜を１０μｍ以上エッチングする処理である場合にとくに有効である。
【００７８】
また、高周波電極の一例であるコイルまたは対向電極に印加する高周波電力をＰ、真空容器の実質的な一部をなす誘電体窓の面積、すなわち真空容器の内側において露出されている誘電体窓の表面積をＳとしたとき、Ｐ／Ｓ＞６２２０（Ｗ／ｍ２）である場合にとくに有効である。例えば、直径３２０ｍｍの円筒状の真空容器を用いた場合、上記真空容器の実質的な一部をなす誘電体窓の面積は０．０８０４ｍ２で、コイルまたは対向電極に印加する高周波電力が５００Ｗのとき、Ｐ／Ｓ＝６２２０となる。同一の装置において５００Ｗ以下の高周波電力を印加する場合においては、誘電体窓の過昇温を防止することができる。
【００７９】
また、高周波電極としてのコイルまたは対向電極に印加する高周波電力の周波数が、１３．５６ＭＨｚである場合について説明したが、低圧力化でのエッチングには、５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内の高周波電力を用いることができ、そのすべての領域において本発明は有効である。
【００８０】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００８１】
本発明は、次のような態様として構成することもできる。
【００８２】
本発明の第１態様によれば、誘電体窓により密閉された真空容器内に反応ガスを供給しつつ上記真空容器内を排気して上記真空容器内の圧力を略一定に制御しながら、上記真空容器内に保持された基板に対向して設けられた上記誘電体窓の外側に設けられた高周波電極に高周波電力を印加して、上記真空容器内にプラズマを発生させ、上記基板または上記基板上の膜をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
上記誘電体窓の内部に設けられた流路に温度制御された流体を流して上記誘電体窓の温度を制御し、上記誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を制御可能であることを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００８３】
本発明の第２態様によれば、上記高周波電極はコイル状電極であって、周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で上記高周波電力が印加される第１態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８４】
本発明の第３態様によれば、上記高周波電極は上記基板に大略平行に配置された板状電極であって、周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で上記高周波電力が印加される第１態様に記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８５】
本発明の第４態様によれば、上記流体は水であって、上記流体の温度を−２０℃乃至１２０℃の範囲内で制御する第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８６】
本発明の第５態様によれば、上記流体はフッ素系不活性液体又は油脂類であって、上記流体の温度を−１３０℃乃至２００℃の範囲内で制御する第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８７】
本発明の第６態様によれば、上記流体は気体であって、上記流体の温度を−２７３℃乃至５００℃の範囲内で制御する第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８８】
本発明の第７態様によれば、上記流体の温度を計測して、上記計測された上記流体の温度に基づいて上記流体の温度を制御して上記誘電体窓の温度を上記堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内に制御する第１態様から第６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００８９】
本発明の第８態様によれば、上記誘電体窓の表面または内部の温度を計測して、上記計測された上記誘電体窓の温度に基づいて上記誘電体窓の温度が上記堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように上記流体の温度を制御する第１態様から第６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９０】
本発明の第９態様によれば、上記真空容器の内側側壁に設けられたインナーチャンバの内部に設けられた流路に、温度制御された流体を流して上記インナーチャンバの温度を制御し、上記インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を制御可能である第１態様から第８態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９１】
本発明の第１０態様によれば、上記誘電体窓の材質が、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１態様から第９態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９２】
本発明の第１１態様によれば、上記プラズマ処理が、上記基板または上記基板上の薄膜を深さで１μｍ以上エッチングする処理である第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９３】
本発明の第１２態様によれば、上記プラズマ処理が、上記基板または上記基板上の薄膜を深さで１０μｍ以上エッチングする処理である第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９４】
本発明の第１３態様によれば、上記高周波電極に印加する高周波電力をＰ、上記誘電体窓の面積をＳとしたとき、Ｐ／Ｓ＞６２２０（Ｗ／ｍ２）である第１態様から第１２態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法を提供する。
【００９５】
本発明の第１４態様によれば、真空化された処理室内に高周波を誘導させてプラズマを発生させて、上記処理室内の基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
その内部に上記基板が保持される真空容器と、
その内部に流体を流通可能な流路を有し、かつ上記基板に対向するように設けられて上記真空容器を密閉して上記真空容器の内部に上記処理室を形成する誘電体窓と、
上記処理室内に反応ガスを供給するガス供給装置と、
上記処理室内を排気して上記処理室内の圧力を略一定に保って真空化する真空排気装置と、
上記処理室の外側に上記誘電体窓を通して上記基板と対向するように設けられた高周波電極に高周波電力を印加して、上記高周波電極より上記誘電体窓を通して上記処理室内に高周波を発生させる高周波電源と、
上記プラズマ処理の際に、上記誘電体窓の上記流路に温度制御された上記流体を流して上記誘電体窓の温度を制御し、上記誘電体窓への堆積物の形成及び剥離を抑制可能である温度制御付流体供給装置とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００９６】
本発明の第１５態様によれば、上記高周波電極はコイル状電極であって、周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で上記高周波電力が上記高周波電源から印加される第１４態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００９７】
本発明の第１６態様によれば、上記高周波電極は上記基板に大略平行に配置された板状電極であって、周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で上記高周波電力が上記高周波電源から印加される第１４態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００９８】
本発明の第１７態様によれば、上記流体が水である第１４態様から第１６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００９９】
本発明の第１８態様によれば、上記流体がフッ素系不活性液体又は油脂類である第１４態様から第１６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１００】
本発明の第１９態様によれば、上記流体が気体である第１４態様から第１６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０１】
本発明の第２０態様によれば、上記誘電体窓の表面または内部の温度を計測する温度センサをさらに備え、
上記温度制御付流体供給装置は、上記温度センサにより計測された上記誘電体窓の表面または内部の温度に基づいて上記誘電体窓の温度が上記堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように上記流体の温度を制御する第１４態様から第１９態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０２】
本発明の第２１態様によれば、その内部に流体を流通可能な流路を有するインナーチャンバが、上記真空容器の内側側壁に設けられ、
プラズマ処理の際に、上記インナーチャンバの上記流路に温度制御された上記流体を流して上記インナーチャンバの温度を制御し、上記インナーチャンバへの堆積物の形成及び剥離を抑制可能である温度制御付流体供給装置をさらに備える第１４態様から第２０態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０３】
本発明の第２２態様によれば、上記誘電体窓の材質が、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１４態様から第２１態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０４】
本発明の第２３態様によれば、上記誘電体窓への上記流体の流入口および流出口が、上記高周波電極が設けられている面に形成されている第１４態様から第２２態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０５】
本発明の第２４態様によれば、上記誘電体窓は略円盤形状を有しており、上記略円盤内を一筆書きに万遍なく上記流体が流れるように上記流路が形成されている第１４態様から第２３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０６】
本発明の第２５態様によれば、上記誘電体窓は二枚の板状体の間に複数の支柱が配置されて構成されており、夫々の上記支柱間に上記流体が流れるように上記流路が形成されている第１４態様から第２３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０７】
本発明の第２６態様によれば、上記誘電体窓は略円盤形状を有しており、上記略円盤形状の周方向沿いの流れと径方向沿いの流れとの組み合わせでもって上記流体が流れるように上記流路が形成されている第１４態様から第２３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置を提供する。
【０１０８】
これら本発明のその他の態様による効果は次の通りである。
【０１０９】
本発明の上記第１態様によれば、プラズマ処理装置における誘電体窓の内部に設けられた流路に温度制御された流体を流して、上記誘電体窓への堆積物の形成を抑制可能でありかつ上記形成された堆積物の剥離を抑制可能である温度範囲に入るように、上記誘電体窓の温度を加熱方向に又は冷却方向に能動的に制御しながら、上記プラズマ処理することにより、上記誘電体窓へ堆積する薄膜の膜厚を薄くするとともに、その膜質をより緻密なものとすることができ、上記堆積された薄膜の剥がれによるダストの発生を抑制することができ、プラズマ処理中の真空容器内の雰囲気を安定させることができ、再現性に優れたプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１０】
また、従来の誘電体窓のように、その内部に埋め込まれた導電体による金属材料等で形成されている抵抗加熱式ヒーター等を用いてプラズマ処理の際の誘電体窓の温度制御を行うのではなく、上記流路に温度制御された流体を流すことにより上記温度制御を行うため、このような誘電体窓を用いた上記プラズマ処理方法においては、プラズマを発生させるための電磁界が上記抵抗式ヒーターを形成している上記金属材料等に吸収されてしまうこともなく、プラズマ化に利用できる実質的な電力を大きくすることができる、すなわち、効率的なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１１】
また、併せて、抵抗加熱式ヒーター等を用いることなく、上記流路を用いて上記流路に温度制御された流体を流すことにより上記誘電体窓の温度制御を行うことができるため、従来プラズマ処理方法において、プラズマ処理の際に発生していた抵抗加熱式ヒーターの給電線に高周波ノイズが重畳することによる機器の誤動作や故障の発生を防止することができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１２】
本発明の上記第２態様または第３態様によれば、高周波電力が印加される上記高周波電極が、コイル状電極又は板状電極である場合であっても、これらの電極に周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で高周波電力を印加することにより、上記第１態様に記載の効果を得ることができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１３】
本発明の上記第４態様から第６態様によれば、上記誘電体窓の上記流路に流される上記流体が、水（純水又は各種水溶液を含む）である場合にあっては、その取扱い性を容易とさせることができるとともに、−２０℃乃至１２０℃の温度範囲に上記誘電体窓の温度を制御するような場合に使用することができる。また、上記流体が、フッ素系不活性液体又は油脂類である場合にあっては、−１３０℃乃至２００℃の温度範囲に上記誘電体窓の温度を制御するような場合に用いることができ、幅広い温度範囲に対応することができる。また、上記流体が、窒素ガスや空気等の気体である場合にあっては、液体でなく気体であることによりその取扱い性を極めて容易とすることができるとともに、−２７３℃乃至５００℃の範囲内というような広い範囲にて適用することができる。
【０１１４】
本発明の上記第７態様によれば、上記誘電体窓の上記流路に供給される上記流体の温度を計測して、その計測された流体の温度に基づいて、上記流体の温度の制御を行うことにより、上記温度制御の機構を簡単な機構とすることができ、容易に上記流体の温度制御を行うことができ、容易に上記誘電体窓の温度制御を行うことができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１５】
本発明の上記第８態様によれば、上記誘電体窓の表面又は内部の温度を計測して、上記計測された誘電体窓の温度に基づいて、上記誘電体窓の温度が上記堆積物の形成及び剥離を抑制可能な温度範囲内となるように上記誘電体窓に供給する上記流体の温度を制御することにより、より正確にかつ高い制御性でもって上記誘電体窓の温度を制御することができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１６】
本発明の上記第９態様によれば、上記夫々の態様に加えて、さらに、真空容器内に備えられたインナーチャンバに流体を流すことにより上記インナーチャンバの温度の制御も行うことにより、上記インナーチャンバへの堆積物の形成を抑制して、かつ上記形成された堆積物の剥離を抑制することができ、さらに真空容器内においてダストの発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１７】
本発明の上記第１０態様によれば、上記誘電体窓が、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかにより、又はそれらの組み合わせにより形成されていることにより、上記夫々の態様による効果を得ることができるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
【０１１８】
本発明の上記第１１態様によれば、上記プラズマ処理が、上記基板または上記基板上の薄膜を深さで１μｍ以上エッチングする処理である場合に有効であり、上記夫々の効果を得ることができる。
【０１１９】
本発明の上記第１２態様によれば、上記プラズマ処理が、上記基板または上記基板上の薄膜を深さで１０μｍ以上エッチングする処理である場合に有効であり、上記夫々の効果を得ることができる。
【０１２０】
本発明の上記第１３態様によれば、上記高周波電極に印加する高周波電力をＰ、上記誘電体窓の面積をＳとしたとき、Ｐ／Ｓ＞６２２０（Ｗ／ｍ２）である場合に、プラズマ処理における上記誘電体窓の過昇温を防止することができ、上記誘電体窓の温度を安定して制御することができ、上記夫々の効果を得ることができる。
【０１２１】
本発明の上記第１４態様によれば、プラズマ処理装置が、その内部に流路が設けられた誘電体窓と、上記誘電体窓の上記流路に温度制御された流体を流して、上記誘電体窓への堆積物の形成を抑制可能でありかつ上記形成された堆積物の剥離を抑制可能である温度範囲に上記誘電体窓の温度を制御する温度制御付流体供給装置とを備えることにより、上記プラズマ処理の際に、上記誘電体窓へ堆積する薄膜の膜厚を薄くするとともに、その膜質をより緻密なものとすることができ、上記堆積された薄膜の剥がれによるダストの発生を抑制することができ、プラズマ処理中の真空容器内の雰囲気を安定させることができ、再現性に優れたプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２２】
また、従来の誘電体窓のように、その内部に埋め込まれた導電体による金属材料等で形成されている抵抗加熱式ヒーター等を用いてプラズマ処理の際の誘電体窓の温度制御を行うのではなく、上記流路に温度制御された流体を流すことにより上記温度制御を行うため、このような誘電体窓を用いた上記プラズマ処理装置においては、プラズマを発生させるための電磁界が上記抵抗式ヒーターを形成している上記金属材料等に吸収されてしまうこともなく、プラズマ化に利用できる実質的な電力を大きくすることができる、すなわち、効率的なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２３】
また、併せて、抵抗加熱式ヒーター等を用いることなく、上記流路を用いて上記流路に温度制御された流体を流すことにより上記誘電体窓の温度制御を行うことができるため、従来プラズマ処理方法において、プラズマ処理の際に発生していた抵抗加熱式ヒーターの給電線に高周波ノイズが重畳することによる機器の誤動作や故障の発生を防止することができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２４】
本発明の上記第１５態様又は第１６態様によれば、高周波電源により高周波電力が印加される上記高周波電極が、コイル状電極又は板状電極である場合であっても、これらの電極に周波数５０ｋＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で高周波電力を印加することにより、上記第１４態様に記載の効果を得ることができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２５】
本発明の上記第１７態様から第１９態様によれば、上記誘電体窓の上記流路に流される上記流体が、水（純水又は各種水溶液を含む）である場合にあっては、その取扱い性を容易とさせることができる。また、上記流体が、フッ素系不活性液体又は油脂類である場合にあっては、例えば、−１３０℃乃至２００℃の温度範囲に上記誘電体窓の温度を制御するような場合に用いることができ、幅広い温度範囲に対応することができる。また、上記流体が、窒素ガスや空気等の気体である場合にあっては、液体でなく気体であることによりその取扱い性を極めて容易とすることができる。
【０１２６】
本発明の上記第２０態様によれば、上記誘電体窓の表面又は内部の温度を計測する温度センサが備えられ、上記温度センサにより計測された誘電体窓の温度に基づいて、上記誘電体窓の温度が上記温度範囲内となるように上記誘電体窓に供給する上記流体の温度を制御することにより、より正確にかつ高い制御性でもって上記誘電体窓の温度を制御することができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２７】
本発明の上記第２１態様によれば、上記夫々の態様に加えて、さらに、真空容器内に備えられたインナーチャンバへ流体を流すことにより上記インナーチャンバの温度の制御も行うことにより、上記インナーチャンバへの堆積物の形成を抑制して、かつ上記形成された堆積物の剥離を抑制することができ、さらに真空容器内においてダストの発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２８】
本発明の上記第２２態様によれば、上記誘電体窓が、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかにより、又はそれらの組み合わせにより形成されていることにより、上記夫々の態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【０１２９】
本発明の上記第２３態様によれば、上記誘電体窓への上記流体の流入口及び流出口が上記高周波電極が設けられている面に形成されていることにより、処理室の密閉性に影響を与えることなく、容易に上記流路への上記流体の供給を行うことができる。
【０１３０】
本発明の上記第２４態様から第２６態様によれば、上記誘電体窓において上記流路が均一に形成されていることにより、上記流路より上記誘電体窓に対する熱伝導性を良好なものとすることができ、上記誘電体窓の温度制御性を良好とすることができ、安定したプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】上記図１の誘電体窓のＡ−Ａ断面における模式断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図４】上記図３の誘電体窓のＢ−Ｂ断面における模式断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図６】上記図５の誘電体窓のＣ−Ｃ断面における模式断面図である。
【図７】従来のプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図８】従来のプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１…真空容器、２…反応ガス供給部、３…ポンプ、４…コイル用高周波電源、５…誘電体窓、６…コイル、７…基板電極、８…基板、９…基板電極用高周波電源、１０…整合回路、１１…第１の冷温媒流路、１２…第１のサーキュレータ、１３…断熱板、１４…インナーチャンバ、１５…第２の冷温媒流路、１６…第２のサーキュレータ、１７…第３のサーキュレータ、１８…流入口、１９…流出口、２０…対向電極用高周波電源、２１…対向電極、２２…支柱、２３…ガス流路、２４…ガス吹き出し口、２５…温度センサ、３０…凸部、５１…第一誘電板、５１ａ…第一接合表面、５１ｂ…処理室外側表面、５２…第二誘電板、５２ａ…第二接合表面、５２ｂ…処理室内側表面、６０…誘電体窓、６１…第一誘電板、６１ａ…第一接合表面、６１ｂ…処理室外側表面、６２…第二誘電板、６２ａ…第二接合表面、６２ｂ…処理室内側表面、７０…誘電体窓、７１…第一誘電板、７１ａ…第一接合表面、７１ｂ…処理室外側表面、７２…第二誘電板、７２ａ…第二接合表面、７２ｂ…処理室内側表面、１００…処理室、１０１…プラズマ処理装置、１０２…プラズマ処理装置、１０３…プラズマ処理装置、１１１…第１の冷温媒流路、１１８…流入口、１１９…流出口、２１１…第１の冷温媒流路、２１８…流入口、２１９…流出口。
【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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