(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室に配置されるプラズマ処理室用構造物において、
電気的に接地する導電性の冷却部材と、
該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、
前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、
バッファ室を内部に有する支持体とを備え、
前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、
前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通することを特徴とするプラズマ処理室用構造物。
【請求項２】
前記板状電極は直流電源と接続されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項３】
前記少なくとも１つの絶縁性部材の物性に応じて変化する前記シャワーヘッドの電気的容量が１０００ｐＦ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項４】
前記電気的容量が５００００ｐＦ以上であることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項５】
前記少なくとも１つの絶縁性部材は金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選択された少なくとも１つの材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項６】
前記少なくとも１つの絶縁性部材は有機珪素化合物からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項７】
前記少なくとも１つの絶縁性部材は有機物からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項８】
前記少なくとも１つの絶縁性部材の厚さは部位に応じて変化することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項９】
前記少なくとも１つの絶縁性部材の厚さが前記容器の中央部へ向けて小さくなることを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの絶縁性部材が部位に応じて異なる材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの絶縁性部材において配される材料の比誘電率が前記容器の中央部へ向けて大きくなることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理室用構造物。
【請求項１２】
基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室に配置されるプラズマ処理室用構造物において、
電気的に接地する導電性の冷却部材と、
該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、
前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に介在する真空層と、
バッファ室を内部に有する支持体とを備え、
前記板状電極、前記真空層、前記導電性の冷却部材及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記真空層及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、
前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通することを特徴とするプラズマ処理室用構造物。
【請求項１３】
基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室において、
電気的に接地する導電性の冷却部材と、
該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、
前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、
バッファ室を内部に有する支持体とを備え、
前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、
前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通するプラズマ処理室用構造物を備えることを特徴とするプラズマ処理室。
【請求項１４】
基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室を備えるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ処理室は、
電気的に接地する導電性の冷却部材と、
該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、
前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、
バッファ室を内部に有する支持体とを有し、
前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、
前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通するプラズマ処理室用構造物を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理室用構造物、プラズマ処理室、及びプラズマ処理装置に関し、特に、プラズマに暴露されるプラズマ処理室用構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状の容器と、該容器内に配置され且つ高周波電源に接続された電極とを備えるプラズマ処理室が知られている。このプラズマ処理室では、容器内に処理ガスが導入され、電極が容器内の空間に高周波電力を印加する。また、基板としての半導体ウエハを容器内に収容したときに、導入された処理ガスを高周波電力によってプラズマにしてイオン等を発生させ、該イオン等によって半導体ウエハにプラズマ処理、例えば、エッチング処理を施す。
【０００３】
上述したプラズマ処理室において、処理ガスとして反応性ガス、例えば、Ｃ４Ｆ８ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスを用いた場合、該反応性ガスから生じたデポ性の活性種（ラジカル）が容器の側部内壁（以下、単に「側壁」という。）にポリマーとして付着する。ポリマーの付着量が多すぎる場合、半導体ウエハにプラズマ処理を施すときに、該ポリマーが側壁より剥離して半導体ウエハの表面にデポとして付着することがあるため、側壁に付着したポリマーを除去する必要がある。
【０００４】
側壁に付着したポリマーは、処理ガスがプラズマとなったときに発生する陽イオンを側壁に衝突させて除去するのが好ましく、陽イオンの側壁への衝突回数は側壁の電位（ポテンシャル）によって左右される。具体的には、側壁の電位が低く、側壁と、処理空間において処理ガスから形成されたプラズマとの電位差が大きいとき、陽イオンの側壁への衝突回数が増加し、付着したポリマーは除去される。
【０００５】
ところが、処理ガスとしてＯ２ガスを用いるような、デポ性の活性種が生じないプロセス（デポレスプロセス）では、側壁とプラズマとの電位差が大き過ぎると、陽イオンの側壁への衝突回数が増えすぎて付着したポリマーだけでなく側壁も削られることがある。したがって、側壁の電位を制御して陽イオンの側壁への衝突回数を適切に調整する必要がある。
【０００６】
プラズマ処理室の側壁の電位を制御する技術としては、プラズマ処理室における容器のアノード／カソード比を調整する方法が知られている。容器のアノード／カソード比は容器内に配設された上部電極及び下部電極の間の距離（ギャップ）や容器内に配されたバッフル板の位置に応じて変化する。したがって、アノード／カソード比を調整するために、上記ギャップやバッフル板の位置を変更する必要があり、その結果、容器内におけるプラズマの密度分布等をエッチング処理に好ましい分布に設定することができないことがある。
【０００７】
そこで、容器のアノード／カソード比を調整することなくプラズマ処理室の側壁の電位を制御する技術として、側壁と接地電位の間に可変のコンデンサやコイル等のインピーダンス調整手段を備える電位制御回路を配置し、電位制御回路のインピーダンスを調整することによって側壁の電位を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００８】
また、側壁だけでなく電極表面にもポリマーが付着し、若しくは陽イオンによって電極が削られることがあるため、電極と接地電位の間にインピーダンス調整手段を備える電位制御回路を配置して電極の電位も制御するのが好ましい。
【特許文献１】特開平１０−２７５６９４号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した電位を制御する技術では、インピーダンス調整手段を備える電位制御回路が必要となるため、プラズマ処理室の構造が複雑になるという問題がある。また、これにより、プラズマ処理室の製造コストが上昇する。
【００１０】
また、上述した電位を制御する技術では、側壁の電位を一様にしか制御できないが、ポリマーの付着量はプラズマ処理室内において一様ではないため、ポリマーの除去を適切に行うことができない。
【００１１】
本発明の第１の目的は、電位を制御することができると共に、プラズマ処理室の構造を簡素化することができるプラズマ処理室用構造物、プラズマ処理室、及びプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、電位を制御することができると共に、付着物の除去を適切に行うことができるプラズマ処理室用部品、プラズマ処理室、及びプラズマ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】
【００１３】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載のプラズマ処理室用構造物は、基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室に配置されるプラズマ処理室用構造物において、電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、バッファ室を内部に有する支持体とを備え、前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材、及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極、を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１記載のプラズマ処理室用構造物において、前記板状電極は直流電源と接続されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１又は２記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材の物性に応じて変化する前記シャワーヘッドの電気的容量が１０００ｐＦ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項３記載のプラズマ処理室用構造物において、前記電気的容量が５００００ｐＦ以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材は金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選択された少なくとも１つの材料からなることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材は有機珪素化合物からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材は有機物からなることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材の厚さは部位に応じて変化することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項８記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材の厚さが前記容器の中央部へ向けて小さくなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材が部位に応じて異なる材料で形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載のプラズマ処理室用構造物は、請求項１０記載のプラズマ処理室用構造物において、前記少なくとも１つの絶縁性部材において配される材料の比誘電率が前記容
器の中央部へ向けて大きくなることを特徴とする。
【００２４】
上記第１の目的を達成するために、請求項１２記載のプラズマ処理室用構造物は、基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室に配置されるプラズマ処理室用構造物において、電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に介在する真空層と、バッファ室を内部に有する支持体とを備え、前記板状電極、前記真空層、前記導電性の冷却部材、及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記真空層及び前記板状電極、を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通することを特徴とする。
【００２５】
上記第１の目的を達成するために、請求項１３記載のプラズマ処理室は、基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室において、電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、バッファ室を内部に有する支持体とを備え、前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材、及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通するプラズマ処理室用構造物を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記第１の目的を達成するために、請求項１４記載のプラズマ処理装置は、基板を収容する処理空間を有する容器と、該容器内に配置され且つ前記収容された基板を載置する載置台とを有するプラズマ処理室であって、前記載置台は少なくとも１つの高周波電源に接続されるプラズマ処理室を備えるプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室は、電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び前記処理空間の間に介在して前記処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、前記導電性の冷却部材及び前記板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、バッファ室を内部に有する支持体とを有し、前記板状電極、前記少なくとも１つの絶縁性部材、前記導電性の冷却部材、及び前記支持体は、前記処理空間にガスを供給するシャワーヘッドを構成し、該シャワーヘッドは前記導電性の冷却部材、前記少なくとも１つの絶縁性部材及び前記板状電極を直線的に貫通する複数のガス孔を備え、前記複数のガス孔は前記支持体のバッファ室に連通するプラズマ処理室用構造物を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１記載のプラズマ処理室用構造物、請求項１３記載のプラズマ処理室、及び請求項１４記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理室用構造物が電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び処理空間の間に介在して処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、導電性の冷却部材及び板状電極の間に配置される、誘電体からなる少なくとも１つの絶縁性部材と、バッファ室を内部に有する支持体とを備える。２つの導電性部材である導電性の冷却部材及び板状電極と、該導電性の冷却部材及び板状電極の間に介在する誘電体とを有する構造物は所定の電気的容量を有する。この構造物では導電性の冷却部材の電位は接地電位に固定される。また、容器の空間に高周波電力を印加してプラズマを発生させると、当該構造物の近傍では電子の非常に少ない領域であるシースが発生する。また、構造物はその電気的容量の大きさに見合った大きさのインピーダンス（（容量）リアクタンス）を有する。高周波電力に対応する交流電流がシース及び構造物を通過する際、空間から接地電位への電圧降下が生じるが、該電圧降下はシース及び構造物のそれぞれによって分担される。シース及び構造物の電圧降下分担比率は構造物の（容量）リアクタンスの大きさに応じて変化する。また、板状電極の処理空間に露出する面には構造物が分担する電圧降下に見合った電位が生じる。したがって、構造物の電気的容量の大きさを制御することによって電位制御回路を用いずに電位を制御することができる。その結果、電位を制御することができると共に、プラズマ処理室の構造を簡素化することができる。
【００３４】
請求項２記載のプラズマ処理室用構造物によれば、板状電極は直流電源と接続される。直流電源を導電性部材に接続して直流電力を該導電性部材に供給する場合、高周波電力を供給する際に必要な整合器を用いる必要がなく、また、当該構造物にはイオンのみが引き込まれて電子が引き込まれない状態を維持できるので、容器内の空間において電子が減少することが無い。したがって、プラズマ処理室の構造をより簡素化することができると共に、プラズマ処理の効率を向上することができる。
【００３５】
請求項３記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材の物性に応じて変化するシャワーヘッドの電気的容量が１０００ｐＦ以上であるので、構造物の（容量）リアクタンスを小さくすることができ、構造物が分担する電圧降下量を小さくすることができる。これにより、板状電極の空間に露出する面に発生する電位をより低くすることができ、構造物に付着するポリマーを効率良く除去することができる。
【００３６】
請求項４記載のプラズマ処理室用構造物によれば、電気的容量が５００００ｐＦ以上であるので、構造物の（容量）リアクタンスをより低くすることができる。
【００３７】
請求項５記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材は金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選択された少なくとも１つの材料からなるので、第１の導電性部材及び第２の導電性部材の間の伝熱効率を向上することができ、これにより、構造物の温度制御を容易に行うことができる。
【００３８】
請求項６記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材は有機珪素化合物からなるので、高伝熱性と高絶縁性を両立することができる。
【００３９】
請求項７記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材は有機物からなるので、高絶縁性を確保できると共に、構造物の電気的容量を容易に大きくすることができる。
【００４０】
請求項８記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材の厚さは部位に応じて変化するので、各部位に付着するポリマーの量に応じて各部位に発生する電位を変化させることができ、これにより、各部位において付着するポリマーの量を一定に制御することができる。
【００４１】
請求項９記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材の厚さが容器の中央部へ向けて小さくなる。絶縁性部材の厚さが小さくなると、電気的容量が大きくなり（容量）リアクタンスが小さくなるので、構造物が分担する電圧降下量が小さくなる。また、プラズマ処理においてポリマーの発生量は容器の中央部に向けて多くなる場合がある。この場合において、第２の導電性部材の空間に露出する面にポリマーの発生量に応じて適切な電位を容易に発生させることができる。
【００４２】
請求項１０記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材が部位に応じて異なる材料で形成されるので、各部位に付着するポリマーの量に応じて各部位に発生する電位を変化させることができ、これにより、各部位において付着するポリマーの量を一定に制御することができる。
【００４３】
請求項１１記載のプラズマ処理室用構造物によれば、少なくとも１つの絶縁性部材において配される材料の比誘電率が容器の中央部へ向けて大きくなる。絶縁性部材の比誘電率が大きくなると、電気的容量が大きくなり（容量）リアクタンスが小さくなるので、構造物が分担する電圧降下量が小さくなる。また、プラズマ処理においてポリマーの発生量は容器の中央部に向けて多くなる場合がある。この場合において、第２の導電性部材の空間に露出する面にポリマーの発生量に応じて適切な電位を容易に発生させることができる。
【００４４】
請求項１２記載のプラズマ処理室用構造物によれば、電気的に接地する導電性の冷却部材と、該導電性の冷却部材及び処理空間の間に介在して処理空間に露出する面を有し、且つ電気的に浮遊する板状電極と、導電性の冷却部材及び板状電極の間に介在する真空層と、バッファ室を内部に有する支持体とを備える。２つの導電性部材である導電性の冷却部材及び板状電極と、該導電性の冷却部材及び板状電極の間に介在する真空層とを有する構造物は所定の電気的容量を有する。この構造物では導電性の冷却部材の電位は接地電位に固定される。また、容器の空間に高周波電力を印加してプラズマを発生させると、当該構造物の近傍では電子の非常に少ない領域であるシースが発生する。また、構造物はその電気的容量の大きさに見合った大きさのインピーダンス（（容量）リアクタンス）を有する。高周波電力に対応する交流電流がシース及び構造物を通過する際、空間から接地電位への電圧降下が生じるが、該電圧降下はシース及び構造物のそれぞれによって分担される。シース及び構造物の電圧降下分担比率は構造物の（容量）リアクタンスの大きさに応じて変化する。また、板状電極の処理空間に露出する面には構造物が分担する電圧降下に見合った電位が生じる。したがって、構造物の電気的容量の大きさを制御することによって電位制御回路を用いずに電位を制御することができる。その結果、電位を制御することができると共に、プラズマ処理室の構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５０】
まず、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物を備えるプラズマ処理室について説明する。
【００５１】
図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物を備えるプラズマ処理室の概略構成を示す断面図である。このプラズマ処理室は基板としての半導体ウエハＷにＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理を施すように構成されている。
【００５２】
図１において、プラズマ処理室１０は円筒形状の容器１１を有し、該容器１１は内部に処理空間Ｓを有する。また、容器１１内には、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。容器１１の内壁面は容器側壁部材４５で覆われる。該容器側壁部材４５はアルミニウムからなり、その処理空間Ｓに面する面はイットリア（Ｙ２Ｏ３）でコーティングされている。また、容器１１は電気的に接地し、サセプタ１２は容器１１の底部に絶縁性部材２９を介して設置される。サセプタ１２の側面はサセプタ側面被覆部材６０で覆われる。
【００５３】
プラズマ処理室１０では、容器１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方の気体分子を容器１１の外へ排出する流路として機能する排気路１３が形成される。この排気路１３の途中にはプラズマの漏洩を防止する環状のバッフル板１４が配置される。また、排気路１３におけるバッフル板１４より下流の空間は、サセプタ１２の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Adaptive Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は、アイソレータ（Isolator）１６を介して真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）１７に接続され、ＴＭＰ１７は、バルブＶ１を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下、「ＤＰ」という。）１８に接続されている。ＡＰＣバルブ１５、アイソレータ１６、ＴＭＰ１７、バルブＶ１及びＤＰ１８によって構成される排気流路は、ＡＰＣバルブ１５によって容器１１内の圧力制御を行い、さらにＴＭＰ１７及びＤＰ１８によって容器１１内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
【００５４】
また、配管１９がアイソレータ１６及びＡＰＣバルブ１５の間からバルブＶ２を介してＤＰ１８に接続されている。配管１９及びバルブＶ２は、ＴＭＰ１７をバイパスして、ＤＰ１８によって容器１１内を粗引きする。
【００５５】
サセプタ１２には高周波電源２０が給電棒２１及び整合器（Matcher）２２を介して接
続されており、該高周波電源２０は、比較的高い周波数、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、整合器２２は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。サセプタ１２は高周波電源２０から供給された４０ＭＨｚの高周波電力を処理空間Ｓに印加する。このとき、処理空間Ｓには印加された高周波電力に起因する電位（ポテンシャル）が発生する。
【００５６】
また、サセプタ１２には、さらに他の高周波電源４６が給電棒３５及び整合器３６を介して接続されており、該他の高周波電源４６は、比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚの高周波電力をサセプタ１２に供給する。整合器３６は整合器２２と同様の機能を有する。
【００５７】
サセプタ１２、特にその表面には供給された２ＭＨｚの高周波電力に起因して高周波（２ＭＨｚ）の電位が発生する。また、該表面には供給された４０ＭＨｚの高周波電力にも起因して電位が発生する。
【００５８】
したがって、処理空間Ｓ及びサセプタ１２にはそれぞれ電位が発生するため、処理空間Ｓにおいて発生する陽イオンのうち、処理空間Ｓの電位とサセプタ１２の電位との差に応じた数の陽イオンがサセプタ１２の表面に衝突する。サセプタ１２の表面に衝突する陽イオンは衝撃力等によってサセプタ１２の表面に付着しているポリマーを除去する。
【００５９】
サセプタ１２の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板２３が配置されている。ＥＳＣ電極板２３にはＥＳＣ直流電源２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、ＥＳＣ直流電源２４からＥＳＣ電極板２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１２の上方には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング２５が配設される。このフォーカスリング２５は、処理空間Ｓに露出し、該処理空間ＳにおいてプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、ＲＩＥ処理やアッシング処理の効率を向上させる。
【００６０】
また、サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）液が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００６１】
さらに、サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２８が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、サセプタ１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン３０を介して伝熱ガス供給部３２に接続され、該伝熱ガス供給部３２は伝熱ガスとしてのヘリウムガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。
【００６２】
また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３３が配置されている。これらのプッシャーピン３３は、モータ（図示せず）とボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにＲＩＥ処理やアッシング処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２に収容され、ＲＩＥ処理やアッシング処理が施されたウエハＷを容器１１から搬出するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。
【００６３】
容器１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３４が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３４にはバッファ室４０が設けられ、このバッファ室４０には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管４１が接続されている。この処理ガス導入管４１の途中には配管インシュレータ４２が配置されている。また、ガス導入シャワーヘッド３４は、バッファ室４０を処理空間Ｓに導通させる複数のガス穴３７を有する。ガス導入シャワーヘッド３４は、処理ガス導入管４１からバッファ室４０へ供給された処理ガスをガス穴３７を経由して容器１１内へ供給する。
【００６４】
また、容器１１の側壁には、プッシャーピン３３によってサセプタ１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口４３が設けられ、搬出入口４３には、該搬出入口４３を開閉するゲートバルブ４４が取り付けられている。
【００６５】
このプラズマ処理室１０の容器１１内では、上述したように、サセプタ１２がサセプタ１２及びガス導入シャワーヘッド３４が有する後述の天井電極板３８の間の空間である処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該処理空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド３４から供給された処理ガスを高密度のプラズマにして陽イオンやラジカルを発生させ、該陽イオンやラジカルによってウエハＷにＲＩＥ処理やアッシング処理を施す。
【００６６】
具体的には、このプラズマ処理室１０では、ウエハＷにＲＩＥ処理やアッシング処理を施す際、先ずゲートバルブ４４を開弁し、加工対象のウエハＷを容器１１内に搬入し、さらに、直流電圧をＥＳＣ電極板２３に印加することにより、搬入されたウエハＷをサセプタ１２の吸着面に吸着保持する。また、ガス導入シャワーヘッド３４より処理ガスを所定の流量および流量比で容器１１内に供給すると共に、ＡＰＣバルブ１５等により容器１１内の圧力を所定値に制御する。さらに、サセプタ１２によって処理空間Ｓに高周波電力を印加し、且つ天井電極板３８によって処理空間Ｓに直流電力を印加する。これにより、ガス導入シャワーヘッド３４より導入された処理ガスを処理空間Ｓにおいてプラズマにし、該プラズマをフォーカスリング２５によってウエハＷの表面に収束し、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００６７】
なお、上述したプラズマ処理室１０の各構成部品の動作は、プラズマ処理室１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがＲＩＥ処理やアッシング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００６８】
ところで、先に述べた側壁に付着したポリマーの除去と同じように、容器１１内において天井電極板３８への陽イオンの衝突回数を適切に調整して天井電極板３８に付着するポリマーを適切に除去するためには、天井電極板３８の電位を制御する必要がある。
【００６９】
一般に電気的に接地している導電性部材と、高周波電力が印加された空間に面し且つ電気的に浮遊する導電性部材と、これら２つの導電性部材に挟まれた誘電体からなる構造物は、所定の電気的容量を有する。電気的に浮遊する導電性部材が面する空間においてプラズマが発生すると、当該構造物の近傍ではシースが発生する。また、構造物はその電気的容量の大きさに見合った大きさのインピーダンス（（容量）リアクタンス）を有する。高周波電力に対応する交流電流がシース及び構造物を通過する際、空間から接地電位への電圧降下が生じるが、該電圧降下はシース及び構造物のそれぞれによって分担される。シース及び構造物の電圧降下分担比率は構造物の（容量）リアクタンスの大きさに応じて変化する。また、電気的に浮遊する導電性部材の空間に露出する面には構造物が分担する電圧降下に見合った電位が生じる。
【００７０】
本実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物としてのガス導入シャワーヘッド３４は、上述した電位の発生原理を利用して天井電極板３８の電位を制御するために、以下に説明する構成を有する。
【００７１】
図２は、図１におけるガス導入シャワーヘッドの拡大断面図である。
【００７２】
図２において、ガス導入シャワーヘッド３４は、処理空間Ｓに露出する面（以下、「処理空間Ｓ側表面」という。）を有する円板状の天井電極板（CEL）３８（第２の導電性部材）と、該天井電極板３８を着脱可能に支持し、且つ上述したバッファ室４０を有する電極支持体（CEL body）３９（第１の導電性部材）と、天井電極板３８及び電極支持体３９の間に介在し、プラズマ処理中において天井電極板３８を所定の温度に冷却する冷却板（Cooling plate）４７と、該冷却板４７及び天井電極板３８の間に介在する絶縁膜４８（絶縁性部材）とを有する。
【００７３】
電極支持体３９は容器１１と電気的に導通し、冷却板４７は電極支持体３９を介して容器１１と電気的に導通し、天井電極板３８の周囲は環状絶縁性部材５０によって覆われている。したがって、電極支持体３９及び冷却板４７は容器１１を介して接地する一方、天井電極板３８は電気的に浮遊する。
【００７４】
ガス導入シャワーヘッド３４では、電極支持体３９は導電性部材、例えば、アルマイト被膜されたアルミニウムからなり、冷却板４７も導電性材料、例えば、アルミニウムからなり、天井電極板３８も導電性材料、例えば、低抵抗のシリコンからなる。また、冷却板４７及び天井電極板３８の間に介在する絶縁膜４８は、誘電体（絶縁性材料）、例えば、ポリイミドからなり、冷却板４７の絶縁膜４８側表面にはアルマイト被膜５１（絶縁性部材）が形成されている。すなわち、ガス導入シャワーヘッド３４は、導電性部材（電極支持体３９、冷却板４７）、絶縁性部材（絶縁膜４８、アルマイト被膜５１）、及び導電性部材（天井電極板３８）からなるサンドイッチ構造を有する。導電性部材、絶縁性部材、及び導電性部材からなるサンドイッチ構造を有する構造物は、後述するように絶縁性部材の誘電率、厚さ、及び表面積に応じた電気的容量を有する。したがって、ガス導入シャワーヘッド３４は絶縁膜４８やアルマイト被膜５１の誘電率、厚さ、及び表面積に応じた所定の電気的容量を有する。
【００７５】
このガス導入シャワーヘッド３４では電極支持体３９及び冷却板４７の電圧は接地電位に固定される。また、処理空間Ｓに高周波電源２０や他の高周波電源４６から高周波電力を印加してプラズマを発生させると、ガス導入シャワーヘッド３４の近傍では電子の非常に少ない領域であるシースが発生する。また、ガス導入シャワーヘッド３４はその電気的容量の大きさに見合った大きさのインピーダンス（（容量）リアクタンス）を有する。高周波電力に対応する交流電流がシース及びガス導入シャワーヘッド３４を通過する際、処理空間Ｓから接地電位（電極支持体３９及び冷却板４７）への電圧降下が生じるが、該電圧降下はシース及びガス導入シャワーヘッド３４のそれぞれによって分担される。シース及びガス導入シャワーヘッド３４の電圧降下分担比率はガス導入シャワーヘッド３４の（容量）リアクタンスの大きさに応じて変化する。また、天井電極板３８にはガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下に見合った電位が生じる。したがって、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量の大きさを制御することによって天井電極板３８の電位を制御することができる。
【００７６】
また、構造物の電気的容量と、絶縁性部材の厚さ及び比誘電率との関係は下記式（１）によって表される。
Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ  ‥‥‥  （１）
ここで、Ｃは電気的容量、εは比誘電率、Ｓは絶縁性部材の表面積、ｄは絶縁性部材の厚さを示す。
【００７７】
したがって、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量は絶縁膜４８の比誘電率や厚さ、及びアルマイト被膜５１の厚さ等を変更することによって制御できる。
【００７８】
また、（容量）リアクタンスと電気的容量との関係は下記式（２）によって表される。
Ｘｃ＝１／（２π×ｆ×Ｃ）  ‥‥‥  （２）
ここで、Ｘｃは（容量）リアクタンス、ｆは高周波電位の周波数を示す。
【００７９】
上記式（２）によれば、電気的容量が大きくなるほど、（容量）リアクタンスが小さくなる（下記表１参照）。ここで、天井電極板３８に付着するポリマーを大量に除去するためには、ガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下を小さくして天井電極板３８の電位を低くし、天井電極板３８及び処理空間Ｓの電位差を大きくする必要があるが、ガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下を小さくするためには、（容量）リアクタンスを小さくする必要があり、そのためには電気的容量を大きく設定するのがよい。
【００８０】
【表１】
0004777790.tif 000002
【００８１】
ここで、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量の目標値を設定するために、本発明者等が図１のプラズマ処理室を用い、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を１５０ｐＦに設定して所定時間のプラズマ処理を行った後に天井電極板３８に付着して残留するポリマーの量を調査したところ、天井電極板３８には多くのポリマーが付着しているのが確認された。一方、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を１０００ｐＦに設定したところ、天井電極板３８にはほとんどポリマーが付着していないのが確認され、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を５００００ｐＦに設定したところ、天井電極板３８から完全にポリマーが除去されているのが確認された。以上より、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を少なくとも１０００ｐＦ以上とすれば、ガス導入シャワーヘッド３４の（容量）リアクタンスを十分小さくすることができ、これに応じてガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下量を十分に小さくすることができる。その結果、天井電極板３８の電位を十分に低くし、天井電極板３８及び処理空間Ｓの電位差を十分に大きくすることができ、もってガス導入シャワーヘッド３４に付着するポリマーを効率良く除去できることが分かった。以上より、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量は少なくとも１０００ｐＦ以上、好ましくは５００００ｐＦ以上がよい。
【００８２】
また、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を大きくするためには、上記式（１）より、絶縁膜４８の厚さを小さくするのがよい。絶縁膜４８の厚さが小さくなると、天井電極板３８や冷却板４７等の厚さを大きくすることができる。その結果、これらの熱容量が増えるため、温度制御性の観点からも好ましい。また、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を大きくするためには、上記式（１）より、比誘電率の大きい誘電体を絶縁膜４８として設定するのもよい。絶縁膜４８を構成する誘電体として下記表２に示す材料が該当する。本実施の形態に係るプラズマ処理室では、加工容易性の観点から絶縁膜４８を
ポリイミドで構成する。
【００８３】
【表２】
0004777790.tif 000003
【００８４】
絶縁膜４８をポリイミドで構成した場合、絶縁膜４８（ポリイミド膜）の厚さと絶縁膜４８の単独の電気的容量（Ｃ２）、並びに絶縁膜４８の厚さと絶縁膜４８及びアルマイト被膜５１の合成電気的容量（Ｃ１＋Ｃ２）、すなわち、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量との関係は下記表３に示す通りである。
【００８５】
【表３】
0004777790.tif 000004
【００８６】
ここで、上述したように、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量は少なくとも１０００ｐＦ以上が好ましく、天井電極板３８の温度制御性の観点から絶縁膜４８の厚さを小さくするのがよい。そこで、本実施の形態に係るプラズマ処理室では、絶縁膜４８の厚さが２５μｍに設定される。
【００８７】
なお、プラズマ処理の種類や処理ガスの種類に応じてガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量の適正値が異なる。具体的には、ポリマーの付着量が多いプラズマ処理（デポプロセス）では、（容量）リアクタンスを小さくしてガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下量を小さくすることによって天井電極板３８の電位を低くし、天井電極板３８及び処理空間Ｓの電位差を大きくする必要があるため、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量は大きいことが好ましい。また、デポレスプロセスでは、（容量）リアクタンスを大きくしてガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下量を大きくすることによって天井電極板３８の電位を高くし、天井電極板３８及び処理空間Ｓの電位差を小さくする必要があるため、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量は小さいことが好ましい。そして、絶縁膜４８の材料や厚さは上述したもの（ポリイミド、２５μｍ）に限られず、ガス導入シャワーヘッド３４の所望の電気的容量に応じて設定される。
【００８８】
また、絶縁膜４８の材料は、加工容易性の観点だけでなく、その他の観点に基づいて選択してもよい。例えば、天井電極板３８及び冷却板４７（又は電極支持体３９）の間の伝熱効率を向上させるためには、伝熱効率の高い絶縁性材料を選択すればよく、イットリア、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）等の金属酸化物や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属窒化物の少なくとも１つを選択するのがよい。また、天井電極板３８及び冷却板４７（又は電極支持体３９）の間の高伝熱性と高絶縁性を両立するためには、ＳｉＣや、珪素（Ｓｉ）化合物及びメチル基の高分子化合物（有機珪素化合物）（シリコンオイル）を選択するのがよい。さらに、大きな電気的容量と高絶縁性を両立するためには、上述したポリイミド、ＰＴＦＥ、フッ素ゴム等の有機機能材料（有機物）を選択するのがよい。また、２つの導電性部材の間に真空層を設けると、該真空層は該２つの導電性部材を互いに絶縁するので、絶縁膜４８の代わりに冷却板４７及び天井電極板３８の間に真空層を設けてもよい。その他、冷却板４７及び天井電極板３８の間に大気層を設けてもよく、冷却板４７及び天井電極板３８の間にガルデン（登録商標）液やフロリナート（登録商標）液等の液体を充填してもよい。
【００８９】
ところで、従来、プラズマ処理室ではガス導入シャワーヘッドの天井電極板には高周波電源が接続されていた。天井電極板に高周波電源から高周波電力を供給する場合、天井電極板の処理空間に面する面にポリマーが付着して天井電極板の表面に絶縁膜が形成されても、高周波電力は絶縁膜を通り抜け、天井電極板は供給された高周波電力を処理空間に印加することができる。
【００９０】
ところが、高周波電源は天井電極板に高周波電力を供給するために整合器を必要とするため、プラズマ処理室の構造が複雑になる。また、天井電極板には供給された高周波電力
に起因して高周波電位が発生するため、天井電極板の電位は周期的に変化し、天井電極板において陽イオンを引き込む状態と電子を引き込む状態とが繰り返し生じる。したがって、処理空間から電子が所定量だけ消失してプラズマ処理の効率が低下する。
【００９１】
一方、天井電極板に直流電源から直流電力を供給する場合、整合器が不要である。さらに、天井電極板の電位は変化しないため、陽イオンのみを引き込む状態を維持することができ、処理空間から電子が消失することがなく、プラズマ処理の効率を向上することができる。但し、天井電極板の処理空間に面する面にポリマーが付着すると、直流電力はポリマーによる絶縁膜を通り抜けられないので天井電極板は供給された直流電力を処理空間に印加することができない。また、天井電極板が電気的に浮遊していない場合には、該天井電極板に直流電力を供給することができない。
【００９２】
これらに対応して、本実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物としてのガス導入シャワーヘッド３４は、上述したように、天井電極板３８に付着したポリマーを適切に除去するために所定値の電気的容量を有し、且つ天井電極板３８を電気的に浮遊させることにより、天井電極板３８への直流電力の供給を可能にする。具体的には、電気的に浮遊する天井電極板３８にＣＥＬ直流電源４９が電気的に接続されている。天井電極板３８はＣＥＬ直流電源４９から供給された直流電力を処理空間Ｓに印加する。
【００９３】
本実施の形態に係るガス導入シャワーヘッド３４によれば、ガス導入シャワーヘッド３４が電気的に接地する電極支持体３９及び冷却板４７と、該電極支持体３９及び処理空間Ｓの間に介在して処理空間Ｓに露出する面を有し且つ電気的に浮遊する天井電極板３８と、電極支持体３９及び天井電極板３８の間に配置される、ポリイミドからなる絶縁膜４８及びアルマイト被膜５１とを備える。
【００９４】
導電性部材（電極支持体３９、冷却板４７）、絶縁性部材（絶縁膜４８、アルマイト被膜５１）、及び導電性部材（天井電極板３８）からなるサンドイッチ構造を有するガス導入シャワーヘッド３４は所定値の電気的容量を有する。このガス導入シャワーヘッド３４では電極支持体３９及び冷却板４７の電圧は接地電位に固定される。また、処理空間Ｓに高周波電源２０や他の高周波電源４６から高周波電力を印加してプラズマを発生させると、ガス導入シャワーヘッド３４の近傍では電子の非常に少ない領域であるシースが発生する。また、ガス導入シャワーヘッド３４はその電気的容量の大きさに見合った大きさのインピーダンス（（容量）リアクタンス）を有する。高周波電力に対応する交流電流がシース及びガス導入シャワーヘッド３４を通過する際、処理空間Ｓから接地電位（電極支持体３９及び冷却板４７）への電圧降下が生じるが、該電圧降下はシース及びガス導入シャワ
ーヘッド３４のそれぞれによって分担される。シース及びガス導入シャワーヘッド３４の電圧降下分担比率はガス導入シャワーヘッド３４の（容量）リアクタンスの大きさに応じて変化する。また、天井電極板３８にはガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下に見合った電位が生じる。したがって、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量の大きさを制御することによって電位制御回路を用いずに天井電極板３８の電位（処理空間Ｓ側表面の電位）を制御することができる。その結果、処理空間Ｓ側表面の電位を制御することができると共に、プラズマ処理室の構造を簡素化することができる。また、処理空間Ｓ側表面の電位を制御することにより、デポプロセスでは天井電極板３８に付着するポリマーの除去量を適切に制御することができると共に、デポレスプロセスでは天井電極板３８が削られるのを防止できる。
【００９５】
ガス導入シャワーヘッド３４では、天井電極板３８はＣＥＬ直流電源４９と電気的に接続される。ＣＥＬ直流電源４９を天井電極板３８に接続して直流電力を該天井電極板３８に供給する場合、整合器を用いる必要がなく、また、天井電極板３８にはイオンのみが引き込まれて電子は引き込まれないので、処理空間Ｓにおいて電子が減少することが無い。したがって、プラズマ処理室の構造をより簡素化することができると共に、プラズマ処理の効率を向上することができる。
【００９６】
ガス導入シャワーヘッド３４では、絶縁膜４８の材料として、イットリア、アルミナ、シリカ等の金属酸化物や、窒化アルミニウム等の金属窒化物の少なくとも１つを選択してもよく、これにより、天井電極板３８及び冷却板４７（又は電極支持体３９）の間の伝熱効率を向上することができ、その結果、ガス導入シャワーヘッド３４の温度制御を容易に行うことができる。
【００９７】
また、ガス導入シャワーヘッド３４では、絶縁膜４８の材料として、有機珪素化合物を選択してもよく、これにより、天井電極板３８及び冷却板４７（又は電極支持体３９）の間の高伝熱性と高絶縁性を両立することができる。
【００９８】
さらに、ガス導入シャワーヘッド３４では、絶縁膜４８の材料として、有機機能材料を選択してもよく、これにより、高絶縁性を確保できると共に、ガス導入シャワーヘッド３４の電気的容量を容易に大きくすることができる。
【００９９】
なお、上述したプラズマ処理室１０のサセプタ１２には高周波電源２０及び他の高周波電源４６が接続されたが、サセプタ１２にはいずれか１つの高周波電源が接続されるのみであってもよい。
【０１００】
また、ガス導入シャワーヘッド３４に、天井電極板３８の処理空間Ｓ側表面に電位を発生させない程度の弱い出力の高周波電力を供給する高周波電源が接続されていてもよい。
【０１０１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物を備えるプラズマ処理室について説明する。
【０１０２】
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、絶縁膜の厚さが一定ではなく、天井電極板の中央部へ向けて小さくなる点で上述した第１の実施の形態と異なるのみである。したがって、同様の構成については説明を省略し、以下に第１の実施の形態と異なる作用についてのみ説明を行う。
【０１０３】
図３は、本実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物としてのガス導入シャワーヘッドの拡大断面図である。
【０１０４】
図３において、ガス導入シャワーヘッド５２は、処理空間Ｓに露出する面を有する円板状の天井電極板５３（第２の導電性部材）と、該天井電極板５３を着脱可能に支持し、且つ上述したバッファ室４０を有する電極支持体３９（第１の導電性部材）と、天井電極板５３及び電極支持体３９の間に介在し、プラズマ処理中において天井電極板５３を所定の温度に冷却する冷却板４７と、該冷却板４７及び天井電極板５３の間に介在する絶縁膜５４（絶縁性部材）とを有する。
【０１０５】
プラズマ処理室において処理空間に発生するプラズマの密度が容器の中央部、すなわち、天井電極板の中央部に向けて高くなることがあり、デポプロセスにおいて天井電極板に付着するポリマーは該天井電極板に不均一に付着する、具体的には、天井電極板の中央部へ向かうほど多くなる場合がある。このとき、天井電極板に不均一に付着するポリマーを適切に除去するためには、天井電極板の処理空間側表面に発生する電位が天井電極板の中央部へ向かうほど低くなるのがよい。
【０１０６】
本実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物としてのガス導入シャワーヘッド５２では、これに対応するため、絶縁膜５４の厚さが部位に応じて変化する、具体的には、天井電
極板５３の中央部、すなわち、容器１１の中央部へ向けて小さくなる。上述した表３に示すように、絶縁膜の厚さが小さいほど電気的容量は大きくなる。したがって、ガス導入シャワーヘッド５２では天井電極板５３の中央部へ向かうほど部分的な電気的容量は大きくなって（容量）リアクタンスが小さくなるため、天井電極板５３の中央部へ向かうほどガス導入シャワーヘッド５２が分担する電圧降下量を小さくすることができ、天井電極板５３の処理空間Ｓ側表面に発生する電位を中央部へ向かうほど低くすることができる。
【０１０７】
本実施の形態に係るガス導入シャワーヘッド５２によれば、絶縁膜５４の厚さが部位に応じて変化するので、天井電極板５３の各部位に付着するポリマーの量に応じて各部位に発生する電位を適切に変化させることができ、これにより、各部位において付着するポリマーの量を一定に制御することができる。より具体的には、絶縁膜５４の厚さが容器の中央部へ向けて小さくなるので、中央部に向けて増加するポリマーの付着量に応じて適切な電位を容易に発生させることができる。
【０１０８】
上述したガス導入シャワーヘッド５２では、絶縁膜５４の厚さが部位に応じて変化したが、これに代えて、絶縁膜が部位に応じて異なる材料で構成されてもよい。具体的には、絶縁膜を構成する材料の比誘電率が、例えば、天井電極板５３の中央部へ向けて大きくなってもよい。これにより、ガス導入シャワーヘッド５２では天井電極板５３の中央部へ向かうほど（容量）リアクタンスが小さくなるため、天井電極板５３の中央部へ向かうほどガス導入シャワーヘッド３４が分担する電圧降下量を小さくすることができ、天井電極板５３の処理空間Ｓ側表面に発生する電位を中央部へ向かうほど低くすることができる。
【０１０９】
上述した各実施の形態では、ガス導入シャワーヘッドが絶縁性部材として絶縁膜４８（５４）及びアルマイト被膜５１を有するが、ガス導入シャワーヘッドが絶縁膜のみを絶縁性部材として有していてもよい。
【０１１０】
また、上述した各実施の形態では、ガス導入シャワーヘッドが容器１１と別構造物として構成されたが、容器１１の一部がガス導入シャワーヘッドの一部を構成してもよく、例えば、電極支持体３９の蓋部材を容器１１の一部で構成してもよい。
【０１１１】
上述した各実施の形態におけるガス導入シャワーヘッドでは天井電極板と冷却板との間に絶縁性部材としての絶縁膜が配されているが、絶縁性部材が配される位置はこれに限られず、絶縁膜は電気的に接地する導電性部材と電気的に浮遊する導電性部材との間に配さ
れていればよい。
【０１１２】
例えば、本発明は以下の図４に示すようなプラズマ処理室用構造物にも適用可能である。
【０１１３】
図４に示されるプラズマ処理室用構造物５５は、天井電極板３８、冷却板４７及び電極支持体３９からなるガス導入シャワーヘッド５６の図中上方を覆うチャンバ蓋５７を備える。該チャンバ蓋５７は導電性部材、例えば、アルミニウムからなり、電気的に接地する。また、プラズマ処理室用構造物５５は、電極支持体３９及びチャンバ蓋５７の間に介在する、ポリイミドからなる絶縁膜５８を備える。
【０１１４】
ガス導入シャワーヘッド５６は、絶縁膜４８及びアルマイト被膜５１を備えておらず、さらに、電極支持体３９及び冷却板４７の周囲が環状絶縁性部材５９によって覆われている点でガス導入シャワーヘッド３４と異なる。ガス導入シャワーヘッド５６では、天井電極板３８だけでなく、冷却板４７及び電極支持体３９も電気的に浮遊する。
【０１１５】
上述したプラズマ処理室用構造物５５は、電気的に接地する導電性部材（チャンバ蓋５７）、絶縁性部材（絶縁膜５８）、及び電気的に浮遊する導電性部材（電極支持体３９、冷却板４７、天井電極板３８）からなるサンドイッチ構造を有する。したがって、このプラズマ処理室用構造物５５においても、上述した第１の実施の形態におけるガス導入シャワーヘッド３４が奏する効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
なお、絶縁膜５８の材料はポリイミドに限られず、イットリア、アルミナ、シリカ等の金属酸化物や、窒化アルミニウム等の金属窒化物、また、ＳｉＣや、珪素化合物及びメチル基の高分子化合物、ＰＴＦＥ、フッ素ゴム等の有機機能材料のいずれであってもよい。また、絶縁膜５８の代わりにチャンバ蓋５７及び電極支持体３９の間に大気層を設けてもよく、さらに、チャンバ蓋５７及び電極支持体３９の間にガルデン（登録商標）液やフロリナート（登録商標）液等の液体を充填してもよい。
【０１１７】
また、上述したガス導入シャワーヘッド５６は、絶縁膜４８及びアルマイト被膜５１を備えていないとしたが、冷却板４７は、上述した第１の実施の形態と同様に、アルマイト被膜５１を備えていてもよい。
【０１１８】
上述した各実施の形態では、本発明が適用されたプラズマ処理室用構造物としてガス導入シャワーヘッドについて説明したが、本発明を適用可能なプラズマ処理室用構造物はガス導入シャワーヘッドに限られず、例えば、容器内の内壁に設けられた構造物も該当する。また、プラズマ処理室が有する本発明が適用されたプラズマ処理室用構造物は１つに限られず、プラズマ処理室が複数の本発明が適用されたプラズマ処理室用構造物を有していてもよい。
【０１１９】
さらに、本発明が適用されたプラズマ処理室用構造物の電気的容量を制御することによって容器内のプラズマ密度分布を変更することができるので、該構造物に付着するポリマーの除去量を制御するだけでなく、他の構造物に付着するポリマーの除去量も併せて制御することができる。
【０１２０】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理室用部品を備えるプラズマ処理室について説明する。
【０１２１】
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、容器内の処理空間に面する、プラズマ処理室用部品が絶縁性材料からなる溶射膜を有し、該溶射膜の厚さが該部品に付着するポリマーの量に応じて設定される点で上述した第１の実施の形態と異なるのみである。したがって、同様の構成については説明を省略し、以下に第１の実施の形態と異なる作用についてのみ説明を行う。
【０１２２】
図１における容器１１内の処理空間Ｓに面する容器側壁部材４５や、容器１１内の空間の一部である排気路１３に面するバッフル板１４及びサセプタ側面被覆部材６０の表面にも、天井電極板３８と同様に、ポリマー（付着物）が付着する。
【０１２３】
ポリマーは熱が付与されると活性化されて分解するため、従来、容器の側壁にヒータを埋設し、該ヒータによって側壁に付着したポリマーを加熱することによって該ポリマーを除去することが行われてきた。しかしながら、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材にヒータを配設するのが困難な場合があり、この場合、付着したポリマーを除去することができない。
【０１２４】
確かに、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の電位を制御することによって陽イオンを衝突させてポリマーを除去することもできるが、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材に付着するポリマーの量は一様でない。
【０１２５】
例えば、容器側壁部材にヒータが埋設されている場合、容器側壁部材の表面に付着するはずのポリマーが熱分解されてガス分子となり、該ガス分子がバッフル板及びサセプタ側面被覆部材に到達し、これらの部品の表面にポリマーとして付着することがあり、結果として、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量が容器側壁部材の表面に付着するポリマーの量よりも多くなることがある。
【０１２６】
また、容器側壁部材にヒータが埋設されていない場合、容器側壁部材の表面に付着するポリマーの量がバッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量よりも多くなることがある。さらには、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面がポリマーによって覆われない（露出する）こともあり、このときには、陽イオンの衝突によってバッフル板及びサセプタ側面被覆部材が削られるおそれがある。
【０１２７】
さらに、腐食性ガスを処理ガスとして用いる場合、容器側壁部材は石英で覆われるが、この場合も、容器側壁部材の表面に付着するポリマーの量が、石英で覆われないバッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量よりも多くなる。
【０１２８】
したがって、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の電位を一様に制御しても、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面にそれぞれ付着するポリマーを適切に除去することができない。
【０１２９】
ここで、本実施の形態に係るプラズマ処理室用部品としての容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材は以下の図５に示す構成を有する。
【０１３０】
図５は、本実施の形態に係るプラズマ処理室用部品の概略構成を示す図であり、（Ａ）はシース及びプラズマ処理室用部品の位置関係を示す図である、（Ｂ）はシース及びプラズマ処理室用部品を電気回路として模式的に示す回路図である。
【０１３１】
図５（Ａ）において、プラズマ処理室用部品（容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材）６１は、電気的に接地する、導電性材料、例えば、アルミニウムからなる基部６２と、該基部６２を覆い且つ処理空間Ｓに面する、絶縁性材料、例えば、イットリア、アルミナ、シリカ又は窒化アルミニウムからなる溶射膜６３（絶縁部）とを備える。
【０１３２】
また、処理空間Ｓにおいてプラズマが発生すると、プラズマ処理室用部品６１の近傍では、溶射膜６３に対向するようにシース６４が発生する。シース６４は電子が非常に少ない領域であるため、絶縁膜と同様の性質を有する。したがって、シース６４及びプラズマ処理室用部品６１の溶射膜６３は、図５（Ｂ）に示すように、直列に接続された２つのキャパシタ（コンデンサ）として機能する。また、シース６４及び溶射膜６３はそれぞれ、厚さ、比誘電率に応じた電気的容量を有し（上記式（１）参照。）、さらには、該電気的容量に応じた（容量）リアクタンスを有する（上記式（２）参照。）。直列に接続された２つのキャパシタを電流が流れる際には電圧降下が生じるが、各キャパシタの電圧降下分担比率はそれぞれの（容量）リアクタンスの大きさに応じて決定する。したがって、溶射膜６３の電気的容量の大きさを制御することによってプラズマ処理室用部品６１が分担する電圧降下量を制御することができ、これにより、溶射膜６３の処理空間Ｓに面する表面６３ａに生じる電位（ポテンシャル電位）を制御することができる。また、溶射膜６３の電気的容量の大きさは溶射膜６３の厚さを変更することによって変更することができるため、溶射膜６３の厚さを変更することによって溶射膜６３のポテンシャル電位を制御することができる。
【０１３３】
本発明者は上記原理を確認すべく、溶射膜６３の厚さ及び処理空間Ｓに印加する高周波電力の大きさを変更した場合における溶射膜６３のポテンシャル電位を測定し、図６（Ａ）及び（Ｂ）のグラフに示した。
【０１３４】
図６は、プラズマ処理室用部品における溶射膜としてのイットリア膜の厚さ及び高周波電力の大きさを変更したときにおけるイットリア膜のポテンシャル電位の変化を示すグラフであり、（Ａ）は処理空間に２７ＭＨｚの高周波電力を印加した場合のグラフであり、（Ｂ）は処理空間に３ＭＨｚの高周波電力を印加した場合のグラフである。図中において、「■」はイットリア膜の膜厚が２００μｍの場合を示し、「◆」はイットリア膜の膜厚が１００μｍの場合を示す。
【０１３５】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、高周波電力の大きさ又は周波数を変更しても、イットリア膜の膜厚が１００μｍの場合におけるポテンシャル電位がイットリア膜の膜厚が２００μｍの場合におけるポテンシャル電位よりも常に低いことが分かり、溶射膜６３の厚さを変更することによって溶射膜６３のポテンシャル電位を制御できることが確認された。なお、溶射膜６３の厚さが薄いほど、（容量）リアクタンスを小さくすることができるため（上記式（１）及び（２）参照。）、プラズマ処理室用部品６１が分担する電圧降下量を小さくすることができ、その結果、溶射膜６３のポテンシャル電位を低くすることができることも分かった。
【０１３６】
また、上述したように、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量は一様でないが、本実施の形態に係るプラズマ処理室用部品としての容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材は、これに鑑みて、それぞれ付着するポリマーの量に応じて厚さが設定された絶縁性材料からなる溶射膜を有する。
【０１３７】
具体的には、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量が容器側壁部材の表面に付着するポリマーの量よりも多くなる場合には、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の溶射膜の厚さを容器側壁部材の溶射膜の厚さよりも小さくする。このとき、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材のポテンシャル電位が、容器側壁部材のポテンシャル電位よりも低くなり、処理空間Ｓとバッフル板又はサセプタ側面被覆部材との電位差を、処理空間Ｓと容器側壁部材との電位差よりも大きくできる。すなわち、容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材のポテンシャル電位をそれぞれ付着したポリマーの量に対応した電位に設定することができる。これにより、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面において、容器側壁部材の表面よりも多くのポリマーを除去することができ、その結果、ポリマーの付着量が異なる容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材においてポリマーの除去を適切に行うことができる。
【０１３８】
また、容器側壁部材の表面に付着するポリマーの量がバッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面に付着するポリマーの量よりも多くなる場合には、容器側壁部材の溶射膜の厚さをバッフル板及びサセプタ側面被覆部材の溶射膜の厚さよりも小さくする。このとき、容器側壁部材のポテンシャル電位が、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材のポテンシャル電位よりも低くなり、処理空間Ｓと容器側壁部材との電位差を、処理空間Ｓとバッフル板及びサセプタ側面被覆部材との電位差よりも大きくできる。すなわち、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材、容器側壁部材のポテンシャル電位をそれぞれ付着したポリマーの量に対応した電位に設定することができる。これにより、容器側壁部材の表面において、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面よりも多くのポリマーを除去することができ、その結果、ポリマーの付着量が異なるバッフル板及びサセプタ側面被覆部材、容器側壁部材においてポリマーの除去を適切に行うことができる。さらには、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材の表面が露出するのを防止することができ、陽イオンの衝突によってバッフル板及びサセプタ側面被覆部材が削られるのを防止することができる。
【０１３９】
本実施の形態に係るプラズマ処理室用部品によれば、電気的に接地する、導電性材料からなる基部６２と、該基部６２を覆い且つ処理空間Ｓに面する、絶縁性材料からなる溶射膜６３とを備え、溶射膜６３の厚さは溶射膜６３の表面６３ａに付着するポリマーの量に応じて設定されるので、溶射膜６３のポテンシャル電位を除去すべきポリマーの量に対応した電位に設定することができ、もって、ポリマーの除去を適切に行うことができる。
【０１４０】
上述したプラズマ処理室用部品６１では、溶射膜６３は溶射されたイットリア、アルミナ、シリカ又は窒化アルミニウムからなるので、溶射膜６３の厚さを所望の値に容易に設定することができ、もって、ポリマーの除去を容易に行うことができる。
【０１４１】
また、上述したプラズマ処理室用部品６１では、絶縁部として溶射膜６３を有しているが、絶縁部として板状の絶縁性部材、例えば、石英板を基部６２に貼り付けてもよい。これにより、プラズマ処理室用部品６１の構造を簡素にすることができ、もって、プラズマ処理室１０の構造を簡素化することができる。
【０１４２】
また、上述したプラズマ処理室用部品６１では、絶縁部としての溶射膜６３が処理空間Ｓに面するが、絶縁部は処理空間Ｓに面する必要はなく、絶縁部が処理空間Ｓに面し且つ電気的に浮遊する導電部と電気的に接地する導電部との間に配置されていてもよい。すなわち、プラズマ処理室用部品６１は、上述したガス導入シャワーヘッド３４と同様のサンドイッチ構造を有していてもよい。この場合も、絶縁部の厚さを変更することによって処理空間Ｓに面する導電部のポテンシャル電位を制御することができ、さらに、絶縁部の厚さは処理空間Ｓに面する導電部の表面に付着するポリマーの量に応じて設定されてもよく、これにより、付着したポリマーを適切に除去することができる。
【０１４３】
さらに、上述した容器側壁部材、バッフル板及びサセプタ側面被覆部材はそれぞれ絶縁性材料からなる溶射膜を有したが、付着するポリマーの量が過剰である場合には、溶射膜を有しなくてもよい。これにより、処理空間Ｓと、容器側壁部材、バッフル板又はサセプタ側面被覆部材の表面との電位差をより大きくすることができ、もって、大量のポリマーを除去することができる。
【０１４４】
また、上述した各実施の形態では、本発明が適用されたプラズマ処理室として半導体ウエハにＲＩＥ処理やアッシング処理を施すプラズマ処理室について説明したが、本発明が適用可能なプラズマ処理室はこれに限られず、半導体ウエハにプラズマ処理を施すものであれば本発明を適用可能である。
【０１４５】
上述した各実施の形態に係るプラズマ処理室では、処理される基板が半導体ウエハであったが、処理される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物を備えるプラズマ処理室の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるガス導入シャワーヘッドの拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物としてのガス導入シャワーヘッドの拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理室用構造物の変形例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の第３の本実施の形態に係るプラズマ処理室用部品の概略構成を示す図であり、（Ａ）はシース及びプラズマ処理室用部品の位置関係を示す図である、（Ｂ）はシース及びプラズマ処理室用部品を電気回路として模式的に示す回路図である。
【図６】プラズマ処理室用部品における溶射膜としてのイットリア膜の厚さ及び高周波電力の大きさを変更したときにおけるイットリア膜のポテンシャル電位の変化を示すグラフであり、（Ａ）は処理空間に２７ＭＨｚの高周波電力を印加した場合のグラフであり、（Ｂ）は処理空間に３ＭＨｚの高周波電力を印加した場合のグラフである。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｗ  ウエハ
Ｓ  処理空間
１０  プラズマ処理室
１１  容器
１２  サセプタ
２０  高周波電源
３４，５２，５６  ガス導入シャワーヘッド
３８，５３  天井電極板
３９  電極支持体
４６  他の高周波電源
４７  冷却板
４８，５４，５８  絶縁膜
４９  ＣＥＬ直流電源
５１  アルマイト被膜
５５  プラズマ処理室用構造物
５７  チャンバ蓋
６０  サセプタ側面被覆部材
６１  プラズマ処理室用部品
６２  基部
６３  溶射膜
６３ａ  表面
６４  シース
【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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