(57)【要約】【課題】シャワープレートの温度を所望の温度に維持すると共に面内温度の均一性を向上させて、シャワープレートの変形、歪みの発生を抑える。【解決手段】処理容器２内に基板Ｗを収納し、処理ガスをプラズマ化して基板Ｗを処理するプラズマ処理装置１であって、処理容器２内に処理ガス供給用のガス供給部材５０が配置され、ガス供給部材５０の内部に、熱媒を流通させる熱媒流路５５が形成され、熱媒流路５５へ所定の圧力で熱媒を供給する状態と、熱媒流路５５への熱媒の供給を中断する状態とに切り替え自在な熱媒供給機構６０を備え、熱媒供給機構６０は、熱媒流路５５に熱媒を供給する時間と供給を中断する時間の割合を可変である。熱媒流路５５へ熱媒を供給する際には、常に等しい圧力で熱媒が供給されて、熱媒流路５５内に一定の流量で熱媒が流通させられる。【選択図】図１
2008251602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に基板を収納し、処理ガスをプラズマ化して基板を処理するプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内に、処理ガス供給用のガス供給部材が配置され、
前記ガス供給部材の内部に、熱媒を流通させる熱媒流路が形成され、
前記熱媒流路へ所定の圧力で熱媒を供給する状態と、前記熱媒流路への熱媒の供給を中断する状態とに切り替え自在な熱媒供給機構を備え、
前記熱媒供給機構は、前記熱媒流路に熱媒を供給する時間と供給を中断する時間の割合を可変であることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部材は、前記処理容器内を上下に区分するように配置され、前記処理容器内において基板を載置させる載置台が、前記ガス供給部材の下方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ガス供給部材には、上下に貫通する複数の開口と、前記載置台に載置された基板に対して処理ガスを供給する処理ガス供給孔が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部材は、縦桟部材と横桟部材とが格子状に配置された形状を有し、前記熱媒流路は、少なくとも縦桟部材または横桟部材の内部に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
少なくとも前記縦桟部材または横桟部材の内部に、処理ガスの流路が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記熱媒流路と前記処理ガスの流路は上下に重なるように配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記熱媒はＨｅガスであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記熱媒供給機構は、熱媒を所定の圧力に調整する圧力調整部と、
前記圧力調整機で圧力を調整された熱媒を、前記熱媒流路に供給する状態と供給を中断する状態とに切り替える制御部を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、第１の時間の間、熱媒を前記熱媒流路に供給する状態と、第２の時間の間、熱媒の供給を中断する状態とに、交互に切り替え自在であり、
少なくとも前記第１の時間または前記第２の時間は可変であることを特徴とする、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理容器内に基板を収納し、処理ガスをプラズマ化して基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記処理容器内に配置された処理ガス供給用のガス供給部材の内部に形成された熱媒流路に熱媒を流通させてガス供給部材の温度を調節するに際し、
前記熱媒流路へ所定の圧力で熱媒を供給する状態と、前記熱媒流路への熱媒の供給を中断する状態とに切り替えることを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記熱媒流路に熱媒を供給する時間と供給を中断する時間の割合を変えることにより、前記ガス供給部材を温度調節する能力を調整することを特徴とする、請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記熱媒はＨｅガスであることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば成膜処理やエッチング処理においては、例えばマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が使用されている。さらにマイクロ波を用いたプラズマ処理装置においては、処理容器内を上部のプラズマ生成空間と下部の処理空間とに分けるように、処理容器内に水平に配置された、シャワープレートと呼ばれるガス供給部材を有するものが提案されている（特許文献１、２）。
【０００３】
前記従来技術のシャワープレートには、処理空間側に処理ガスを供給するためのガス供給孔が多数形成され、またプラズマ生成空間側と処理空間側とを連通する開口が多数形成されている。かかるシャワープレートを有するプラズマ処理装置によれば、高い処理効率の下で基板に対するダメージを軽減して、好適なプラズマ処理が可能であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０３２４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９９３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように処理容器の内部にシャワープレートを有するプラズマ処理装置を用いて、例えばプラズマＣＶＤ処理を行う場合、シャワープレートがプラズマの熱で加熱されて変形するのを防止したり、シャワープレートに反応生成物が付着するのを防止するため、シャワープレート自体の温度を一定温度にコントロールすることが望ましい。そこで従来より、シャワープレートの内部にガスや液体などの冷媒を流通させて、シャワープレートを冷媒によって冷却することが行われている。
【０００６】
ところで、処理容器内で行われるプラズマ処理の条件などにより、シャワープレートの冷却に必要な冷媒の流量を変化させる必要がある。例えば、プラズマ処理条件によってシャワープレートが比較的高温となる場合は冷媒の流量を増やし、シャワープレートに対する冷却能力を上げなければならない。一方、プラズマ処理条件によってシャワープレートが比較的低温となる場合は冷媒の流量を減らし、シャワープレートに対する冷却能力を下げなければならない。これにより、シャワープレートの温度を一定温度にコントロールすることが可能となる。
【０００７】
従来、このような冷却能力の調整は、もっぱら冷媒の流量を変化させることによって行われていた。即ち、シャワープレート内に冷媒を常に流通させつつ、プラズマ処理条件によってシャワープレートが比較的高温となる場合は冷媒の流量を増やし、プラズマ処理条件によってシャワープレートが比較的低温となる場合は冷媒の流量を減らすことにより、冷却能力の調整を行っていた。この場合、シャワープレートの目標温度と、実際に加熱されて温度上昇したシャワープレートの目標温度との温度差に比例して、冷媒の流量調整を行っていた。
【０００８】
しかしながら、シャワープレート内を流通する間に冷媒は加熱されていく。そのため、シャワープレートへ供給される冷媒の入り口温度Ｔｉｎに対して、シャワープレートから排出される冷媒の出口温度Ｔｏｕｔは高くなる。ここで、冷媒の出口温度Ｔｏｕｔは、冷媒の流量によって変化する。即ち、冷媒の流量を増やした場合は、それだけ冷媒がシャワープレート内を流通する時間が短くなってシャワープレートとの熱的な接触時間が短くなるので、出口温度Ｔｏｕｔは、入り口温度Ｔｉｎに比べてそれほど高くならないが、冷媒の流量を減らした場合は、それだけ冷媒がシャワープレート内を流通する時間が長くなってシャワープレートとの熱的な接触時間が長くなるので、出口温度Ｔｏｕｔは、入り口温度Ｔｉｎに比べて非常に高くなってしまう。
【０００９】
このため、特に冷媒の流量を減らした場合は、シャワープレート内を流通する間に冷媒の温度が大きく変化し、シャワープレート全体を均一に冷却できなくなるといった問題がある。従って、従来は特に冷媒の流量を減らした場合に、シャワープレートを十分に冷却できず、シャワープレートの面内温度を均一に冷却することが困難であった。
【００１０】
シャワープレートの面内温度が不均一になったり、所望の温度に維持できなくなると、熱応力が増大し、シャワープレートの変形、歪みが発生する。その結果、シャワープレート自体を頻繁に交換する必要に迫られたり、場合によっては処理の均一性まで阻害されるおそれが生ずる。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、前記したシャワープレートの温度を所望の温度に維持すると共に面内温度の均一性を向上させて、シャワープレートの変形、歪みの発生を抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明によれば、処理容器内に基板を収納し、処理ガスをプラズマ化して基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記処理容器内に、処理ガス供給用のガス供給部材が配置され、前記ガス供給部材の内部に、熱媒を流通させる熱媒流路が形成され、前記熱媒流路へ所定の圧力で熱媒を供給する状態と、前記熱媒流路への熱媒の供給を中断する状態とに切り替え自在な熱媒供給機構を備え、前記熱媒供給機構は、前記熱媒流路に熱媒を供給する時間と供給を中断する時間の割合を可変であることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１３】
このプラズマ処理装置において、前記ガス供給部材は、前記処理容器内を上下に区分するように配置され、前記処理容器内において基板を載置させる載置台が、前記ガス供給部材の下方に配置されていても良い。また、前記ガス供給部材には、上下に貫通する複数の開口と、前記載置台に載置された基板に対して処理ガスを供給する処理ガス供給孔が形成されていても良い。また、前記ガス供給部材は、縦桟部材と横桟部材とが格子状に配置された形状を有し、前記熱媒流路は、少なくとも縦桟部材または横桟部材の内部に設けられていても良い。また、少なくとも前記縦桟部材または横桟部材の内部に、処理ガスの流路が設けられていても良い。また、前記熱媒流路と前記処理ガスの流路は上下に重なるように配置されていても良い。
【００１４】
前記熱媒は、例えばＨｅガスである。
【００１５】
また、前記熱媒供給機構は、熱媒を所定の圧力に調整する圧力調整部と、前記圧力調整機で圧力を調整された熱媒を、前記熱媒流路に供給する状態と供給を中断する状態とに切り替える制御部を有していても良い。この場合、前記制御部は、第１の時間の間、熱媒を前記熱媒流路に供給する状態と、第２の時間の間、熱媒の供給を中断する状態とに、交互に切り替え自在であり、少なくとも前記第１の時間または前記第２の時間は可変であっても良い。
【００１６】
また本発明によれば、処理容器内に基板を収納し、処理ガスをプラズマ化して基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記処理容器内に配置された処理ガス供給用のガス供給部材の内部に形成された熱媒流路に熱媒を流通させてガス供給部材の温度を調節するに際し、前記熱媒流路へ所定の圧力で熱媒を供給する状態と、前記熱媒流路への熱媒の供給を中断する状態とに切り替えることを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。
【００１７】
このプラズマ処理方法において、前記熱媒流路に熱媒を供給する時間と供給を中断する時間の割合を変えることにより、前記ガス供給部材を温度調節する能力を調整しても良い。また、前記熱媒は、例えばＨｅガスである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にあっては、熱媒流路へ熱媒を供給する際には、常に等しい圧力で熱媒が供給されて、熱媒流路内に一定の流量で熱媒が流通させられる。本発明によれば、ガス供給部材の温度を所望の温度に維持すると共に面内温度の均一性を向上させて、処理の際の変形、歪みの発生を抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の概略的な構成を示す縦断面図である。図２は、このプラズマ装置１が備えるシャワープレート（ガス供給部材）５０の上面図、図３は、シャワープレート（ガス供給部材）５０の下面図である。図４は、図２中のＸ−Ｘ断面における拡大断面図である。図５は、熱媒供給機構６０の説明図である。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。
【００２０】
図１に示すように、このプラズマ処理装置１は例えばアルミニウムからなる、上部が開口した有底円筒状の処理容器２を備えている。処理容器２の内壁面には、例えばアルミナなどの保護膜が被覆されている。処理容器２は電気的に接地されている。
【００２１】
処理容器２内の底部には、基板として例えば半導体ウェハ（以下ウェハという）Ｗを載置するための載置台としてのサセプタ３が設けられている。このサセプタ３は例えばアルミニウムからなり、その内部には、外部電源４からの電力の供給によって発熱するヒータ５が設けられている。これによって、サセプタ３上のウェハＷを所定温度に加熱することが可能である。
【００２２】
処理容器２の底部には、真空ポンプなどの排気装置１１によって処理容器２内の雰囲気を排気するための排気管１２が設けられている。
【００２３】
処理容器２の上部開口には、気密性を確保するためのＯリングなどのシール材２１を介して、たとえば誘電体の石英部材からなる透過窓２２が設けられている。透過窓２２は略円盤形状である。石英部材に代えて、他の誘電体材料、たとえばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスを使用してもよい。
【００２４】
透過窓２２の上方には、平面状のアンテナ部材、例えば円板状のラジアルラインスロットアンテナ２３が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ２３は、導電性を有する材質、たとえばＡｇ、Ａｕ等でメッキやコーティングされた銅の薄い円板からなり、多数のスリット２４が、例えば渦巻状や同心円状に整列して形成されている。
【００２５】
ラジアルラインスロットアンテナ２３の上面には後述するマイクロ波の波長を短縮するための遅波板２５が配置されている。遅波板２５は導電性のカバー２６によって覆われている。カバー２６には円環状の熱媒流路２７が設けられ、この熱媒流路２７を流れる熱媒によって、カバー２６と透過窓２２を所定温度に維持するようになっている。
【００２６】
カバー２６の中央には同軸導波管２９が接続されており、この同軸導波管２９は、内側導体２９ａと外管２９ｂとによって構成されている。内側導体２９ａは、上述のラジアルラインスロットアンテナ２３と接続されている。内側導体２９ａのラジアルラインスロットアンテナ２３側は円錐形に形成されて、ラジアルラインスロットアンテナ２３に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。
【００２７】
同軸導波管２９は、マイクロ波供給装置３１で発生させた、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、矩形導波管３２、モード変換器３３、同軸導波管２９、遅波板２５、ラジアルラインスロットアンテナ２３を介して、透過窓２２に放射させる。そして、その際のマイクロ波エネルギーによって透過窓２２の下面に電界が形成され、処理容器２内の処理ガスがプラズマ化される。
【００２８】
処理容器２内には、ガス供給部材としてのシャワープレート５０が、処理容器２内を上下に区分するように水平に配置されている。図２、３に示すように、このシャワープレート５０は、複数の縦桟５１と複数の横桟５２とが格子状に配置された構成を有している。これら縦桟５１と横桟５２の材質はアルミニウムからなっている。また、格子状に配置された縦桟５１と横桟５２との間には、複数の四角形の開口５３が上下に貫通して形成されており、これら開口５３を通じて、処理容器２内は上下に流通した状態になっている。
【００２９】
この実施の形態では、複数の横桟５２のうち、中央に配置された４本の横桟５２の内部には、熱媒流路５５と処理ガスの流路５６が設けられている。図４に示すように、これら熱媒流路５５と処理ガスの流路５６は、横桟５２の内部において上下に重なるように配置されている。
【００３０】
熱媒流路５５には、図５に示す熱媒供給機構６０から供給された熱媒が循環して流通させられる。この実施の形態では、シャワープレート５０を冷却するための熱媒として例えばＨｅガスが熱媒供給機構６０から供給され、熱媒流路５５に流通させられる。熱媒供給機構６０は、Ｈｅガスが充填されたボンベ等のＨｅ源６１から供給されたＨｅガスを、所定の圧力に調整する圧力調整部（レギュレータ）６２と、この圧力調整機６２で圧力を調整されたＨｅガスを、シャワープレート５０内の熱媒流路５５に供給する状態と供給を中断する状態とに切り替える制御部６３と、Ｈｅガスを所定の温度に調節する温調機６４を有している。
【００３１】
圧力調整機６２は、例えば０．８ＭＰａの陽圧に昇圧させたＨｅガスを制御部６３に供給している。制御部６３は、供給配管６５を介してシャワープレート５０内の熱媒流路５５にＨｅガスを供給し、シャワープレート５０内の熱媒流路５５から戻されたＨｅガスが、戻り配管６６を介して温調機６４に戻される。温調機６４は、Ｈｅガスを例えば５０℃に温度調節し、制御部６３に温度調節したＨｅガスを供給している。これにより、熱媒供給機構６０において５０℃、０．８ＭＰａに調整されたＨｅガスが、シャワープレート５０内の熱媒流路５５に循環供給されている。
【００３２】
制御部６３は、図６に示すように、第１の時間ｔ１の間、Ｈｅガスを熱媒流路５５に供給する状態と、第２の時間ｔ２の間、Ｈｅガスの供給を中断する状態とに、交互に切り替える制御を行う。これにより、熱媒流路５５に対するＨｅガスの供給は、０．８ＭＰａの陽圧によって第１の時間ｔ１の間一定の流量で供給し続けられる状態が、第２の時間ｔ２をあけて間欠的に繰り返されるといったパルス制御的に行われている。
【００３３】
また、このように０．８ＭＰａの陽圧によって第１の時間ｔ１の間一定の流量で熱媒流路５５に対してＨｅガスを供給し続ける第１の時間ｔ１と、Ｈｅガスの供給を中断する第２の時間ｔ２は可変である。この場合、例えばプラズマ処理条件によってシャワープレート５０が比較的高温となり、Ｈｅガスの冷却能力を高める必要がある場合は、相対的に第１の時間ｔ１は長くされ、第２の時間ｔ２は短くされる。逆に、例えばプラズマ処理条件によってシャワープレート５０が比較的低温であり、Ｈｅガスの冷却能力を高める必要が無い場合は、相対的に第１の時間ｔ１は短くされ、第２の時間ｔ２は長くされる。
【００３４】
図３に示すように、シャワープレート５０の下面には、多数の処理ガス吐出孔８０が形成されている。処理ガス吐出孔８０は、シャワープレート５０内に形成された処理ガスの流路５６を介して、プラズマ処理用のガスを供給する処理ガス供給源８１に連通している。処理ガス供給源８１には、プラズマ処理用のガスとして例えばフッ素ガス、酸素ガスなどが貯留されている。この処理ガス供給源８１から処理ガスの流路５６を通じてシャワープレート５０内に導入されたプラズマ処理用のガスが、複数の処理ガス吐出孔８０から処理容器２内に供給される。
【００３５】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１の作用について説明する。
【００３６】
このプラズマ処理装置１において例えばプラズマ成膜処理を行う際には、図１に示すように先ずウェハＷが処理容器２内に搬入され、サセプタ３上に載置される。そして、排気管１２から排気が行われて処理容器２内が減圧される。更に、処理ガス吐出孔８０からは処理ガス供給源８１から供給されたプラズマ成膜用の処理ガスが処理容器２内に供給される。そして、マイクロ波供給装置３１の作動により、透過窓２２の下面に電界が発生し、前記処理ガスがプラズマ化され、その際に発生した活性種によって、ウェハＷ上に成膜処理がなされる。
【００３７】
そして、所定時間成膜処理が行われた後、マイクロ波供給装置３１の作動と、処理容器２内への処理ガスの供給が停止され、ウェハＷが処理容器２内から搬出されて、一連のプラズマ成膜処理が終了する。
【００３８】
プラズマ成膜処理中、プラズマ発生に伴う熱によって、シャワープレート５０における特に中心領域の温度が上昇する。しかしながらこのプラズマ処理装置１においては、シャワープレート５０を構成する横桟５２の内部に熱媒流路５５が設けられており、熱媒供給機構６０によって、この熱媒流路５５に５０℃、０．８ＭＰａに調整されたＨｅガスを流通させ、シャワープレート５０全体を冷却することができる。このため、シャワープレート５０の温度を所望の温度に維持すると共に面内温度の均一性を向上させ、処理の際のシャワープレート５０の変形、歪みの発生を抑えることができる。
【００３９】
このように熱媒流路５５にＨｅガスを流通させる場合、制御部６３の制御により、第１の時間ｔ１の間、Ｈｅガスが熱媒流路５５に供給される状態と、第２の時間ｔ２の間、Ｈｅガスの供給が中断される状態とが、交互に繰り返され、熱媒流路５５に対して、パルス制御的なＨｅガスの供給が行われる。これにより、第１の時間ｔ１の間においては、常に等しい圧力でＨｅガスが供給されて、熱媒流路５５内に一定の流量でＨｅガスが流通させられる。従って、Ｈｅガスがシャワープレート内の熱媒流路５５に流通させられる時間は常に等しくなり、熱媒流路５５から排出される冷媒の出口温度Ｔｏｕｔがほぼ一定となる。その結果、例えばプラズマ処理条件によってシャワープレート５０が比較的低温である様な場合であっても、熱媒流路５５内を流通する間にＨｅガスの温度が大きく変化することがなく、シャワープレート５０全体を常に等しい条件で均一に冷却できるようになる。
【００４０】
なお、熱媒として例示したＨｅガスは比熱が５．１９[ｋＪ／ＫｇＫ]であり、空気の約５倍の比熱がある。また、Ｈｅの音速は空気の３倍程度（空気のマッハ数３４３ｍ／ｓｅｃ、ヘリウムのマッハ数１００７ｍ／ｓｅｃ）であるため、空気に比べて約３倍の流量を熱媒流路５５内に流すことが可能である。このプラズマ処理装置１では、熱媒としてＨｅガスを用いたことにより、プラズマ印加時に於いてもシャワープレート５０を約２００℃に保つことが可能になり、シャワープレート５０が熱変形で歪む問題は発生しない。
【００４１】
したがって、このプラズマ処理装置１によれば、プロセス中の条件変動が少なくなり、安定性が従来よりも向上する。すなわち、例えば複数枚の基板を連続して処理する場合、最初の１枚目と、温度が安定した後に処理を行う後続の基板との間であっても、処理結果の差がない。また基板１枚に対して長時間の処理を要する場合であっても、シャワープレート５０の温度変動が少なく、またシャワープレート５０へのガスの吸着、脱離が変動しないことから、長時間処理の間も安定した処理が可能になる。また前記したように温度レスポンスが良好なことから、処理に入るまでの時間も従来より短縮できる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、そ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。
【００４３】
例えば、複数の横桟５２のうち、中央に配置された４本の横桟５２の内部に熱媒流路５５を設けた形態を説明したが、複数の横桟５２のうち一部または全部の内部に熱媒流路５５を設けて良い。また、熱媒流路５５を縦桟５１の内部に設けても良いし、縦桟５１と横桟５２の両方の内部に熱媒流路５５を設けても良い。また、熱媒流路５５と処理ガスの流路５６は必ずしも上下に配置しなくても良く、例えば、縦桟５１と横桟５２の一方に熱媒流路５５を設け、他方に処理ガスの流路５６を設けても良い。また、熱媒としてＨｅガスを用いる形態を説明したが、本発明において熱媒として用いることが可能な流体としては、空気、水なども例示される。
【００４４】
なお、以上の実施の形態では、ガス供給部材を冷却する場合を説明したが、ガス供給部材を昇温させる場合にも本発明は同様に適用できる。また、以上説明した実施の形態では、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、高周波電圧を用いたプラズマ処理装置についても本発明を適用できるのは勿論である。また、以上の実施の形態では、本発明を成膜処理を行うプラズマ処理装置１に適用していたが、本発明は、成膜処理以外の基板処理、例えばエッチング処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機ＥＬ基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。
【実施例】
【００４５】
図７（ａ）に示すように、シャワープレートの上下を上部ヒーターと下部ヒーターで覆い、更に断熱材で覆った状態で、シャワープレートを加熱した。ヒーターへの投入電力は、１０５Ｖ、５．０Ａ、すなわち５２５．０Ｗである。ただし、レギュレータが手配できなかったため元圧の増減での流量変化があり、温度については若干の温度変動がある。なお、空気ＩＮ前に流量計と圧力計を設定した。
【００４６】
（冷却気体大流量の場合）
先ず、空気（Ａｉｒ）を流さない状態でシャワープレートを加熱し、シャワープレートが２２０℃に達してから、図７（ｂ）に示すように、シャワープレート内に形成した流路内に、２３．５℃の空気（Ａｉｒ）を８０リットル／分で流した（流入圧約０．４ＭＰａ）。Ａｉｒ  ＩＮの流路直上の温度（シャワープレート中央の温度）ＣＨ１、Ａｉｒ  ＯＵＴの流路直上の温度ＣＨ２、シャワープレートにおける流路外の位置の温度ＣＨ３、流路出口の温度ＣＨ４を、熱電対を貼り付けて測定した。ＣＨ１〜３はシャワープレートの温度、ＣＨ４は空気の温度である。ヒーターへの投入電力は、１０５Ｖ、５．０Ａ、すなわち５２５．０Ｗである。また、熱収支の計算のため、空気は連続流とした。
【００４７】
各部の温度を計測すると、冷却空気投入直後のシャワー温度（ＣＨ１）は最も冷却が大きく約１２５℃付近になるが、空気出口に近いシャワー温度（ＣＨ２）は１６０℃付近となり、冷却空気が加熱されていてシャワー温度が上昇している。冷却空気流路から離れているＣＨ３については２１０℃でありほとんど冷却されていないことが分かる。Ａｉｒ出口の空気温度は、ほぼ１１０℃（温度差８６．５℃）となっている。
【００４８】
（冷却気体が小流量の場合）
同様に、冷却空気を流さない状態でシャワーを昇温し、シャワー温度が２２０℃に達してから冷却空気を流し冷却を行った。ＡｉｒＩＮより、２３．５℃の冷却空気を４０Ｌ／分を投入した。ヒーターへの投入電力は、上記と同じである。各部温度は、ＣＨ１は１４６℃、ＣＨ２は１８４℃、ＣＨ３は２１０℃、冷却空気出口温度は１５５℃であった。なお、冷却空気流入口の圧力は約０．２５ＭＰａである。
【００４９】
（熱収支計算）
冷却気体が大流量の場合、定常状態に達しているとして、冷却空気による排熱量（Ｑｏｕｔ）は、
Ｑｏｕｔ＝ｍ×Ｃｐａｌｒ×Δｔ
で表される。ここで、ｍは質量流量[ｋｇ／ｓ]、Ｃｐａｌｒは空気の比熱[Ｊ／ｋｇＫ]、Δｔは、空気温度差[℃]である。
質量流量ｍ＝ρ×Ｖである。
ここでρは密度[ｋｇ／ｍ３]、Ｖは体積流量[ｍ３／ｓ]である。
Ｑｏｕｔ＝０．８９２[ｋｇ／ｍ３]×４×０．０８[ｍ３／ｍｉｎ]／６０×１０１３[Ｊ／ｋｇＫ]×８６．５[℃]＝４１６．８[Ｊ／Ｓ]＝４１６．８Ｗ
すなわち、投入電力５２５．０Ｗのうち、４１６．８Ｗが冷却空気により排熱されていて、残り１０８．２Ｗが放熱により消費されている事が分かる。
【００５０】
一方、小流量の場合は、
Ｑｏｕｔ＝０．８９２[ｋｇ／ｍ３]×２．５×０．０４[ｍ３／ｍｉｎ]／６０×１０１３[Ｊ／ｋｇＫ]×１３１．５[℃]＝１９８．０[Ｊ／Ｓ]＝１９８Ｗ
である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置で用いたシャワープレートの上面図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置で用いたシャワープレートの下面図である。
【図４】図２中のＸ−Ｘ断面における拡大断面図である
【図５】熱媒供給機構の説明図である。
【図６】パルス制御的に熱媒が供給される状態を示すグラフである。
【図７】実施例１の装置構成の説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ  ウェハ
１  プラズマ処理装置
２  処理容器
３  サセプタ（載置台）
２２  透過窓
２９  同軸導波管
３１  マイクロ波供給装置
５０  シャワープレート（ガス供給部材）
５５  熱媒流路
５６  処理ガスの流路
６０  熱媒供給機構
６１  Ｈｅ源
６２  圧力調整部
６３制御部
６４  温調機
８０  処理ガス吐出孔
【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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