(57)【要約】【課題】  、載置台に高周波電力を印加する給電棒と載置台上の基板の温度を検出するための温度検出部とを備えた平行平板型のプラズマ処理装置において、給電棒に流れる高周波電流が温度検出部の温度検出に及ぼす影響を低減すること。【解決手段】  載置台の表面部を静電チャックとヒータとを備えた載置面部ユニットとして構成し、その下方側に保護管をなすシャフトを設けて処理容器の下方側まで引き出す。静電チャックのチャック電極を高周波電圧印加用の電極として構成し、シャフト内に電極の給電用の２本の給電棒とヒータ用の導電棒と温度検出部である、先端に誘電体である蛍光物質を付着した光ファイバーとを設ける。そして２本の給電棒及びヒータ用の導電棒を、光ファイバーを中心とした円に沿って交互に等間隔に位置させ、光ファイバーの置かれている部位にて給電棒から導電棒に向かう電気力線を互いに相殺して電磁波の空洞領域を形成する。【選択図】      図３ 
2005347620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に設けられた載置台とこの載置台に対向して設けられた上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、前記載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出され、誘電体を含む温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記載置台に設けられ、基板を加熱するための加熱部と、
前記保護管の中に設けられ、前記加熱部に電力を供給するための複数の導電路部材と、を備え、
前記温度検出部が存在する部位においては、各給電路部材から各導電路部材に向かう電磁波が互いに相殺されて電磁波の空洞領域となるように、給電路部材及び導電路部材が配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記給電路部材の数が偶数であるときには、給電路部材及び導電路部材の配置レイアウトが前記温度検出部の中心を横切る互いに直交する直線のいずれに対しても左右対称であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記給電路部材の数が奇数であるときには、前記複数の給電路部材は、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられ、また前記複数の導電路部材は給電路部材と同数であって、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記温度検出部は誘電体と導電体とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
温度検出部は、光ファイバーの先端部に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
誘電体層は導電性の保護部材により覆われていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記載置台の載置面部は、基板を静電吸着するために誘電体に電極を埋設した静電チャックとして構成され、
前記給電路部材は、前記電極に静電チャック用の直流電圧とプラズマ発生用の高周波電圧とを印加するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
処理容器内に設けられた載置台とこの載置台に対向して設けられた上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、前記載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出された導電体からなる温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記温度検出部における導電体が存在する部位においては、前記複数の給電路部材は、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
基板に対してプラズマ処理を行う平行平板型のプラズマ処理装置に用いられ、載置台本体に高周波電圧が印加される載置台ユニットにおいて、
前記載置台本体にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台本体に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出され、誘電体を含む温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台本体に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記載置台本体に設けられ、基板を加熱するための加熱部と、
前記保護管の中に設けられ、前記加熱部に電力を供給するための複数の導電路部材と、を備え、
前記温度検出部が存在する部位においては、各給電路部材から各導電路部材に向かう電磁波が互いに相殺されて電磁波の空洞領域となるように、給電路部材及び導電路部材が配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置の載置台ユニット。
【請求項１０】
前記給電路部材の数が偶数であるときには、給電路部材及び導電路部材の配置レイアウトが前記温度検出部の中心を横切る互いに直交する直線のいずれに対しても左右対称であることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置の載置台ユニット。
【請求項１１】
前記給電路部材の数が奇数であるときには、前記複数の給電路部材は、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられ、また前記複数の導電路部材の各々は給電路部材と同数であって、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置の載置台ユニット。
【請求項１２】
前記温度検出部は誘電体と導電体とを備えていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一に記載のプラズマ処理装置の載置台ユニット。
【請求項１３】
前記載置台本体の載置面部は、基板を静電吸着するために誘電体に電極を埋設した静電チャックとして構成され、
前記給電路部材は、前記電極に静電チャック用の直流電圧とプラズマ発生用の高周波電圧とを印加するように構成されていることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一に記載のプラズマ処理装置の載置台ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部電極及び載置台の間に高周波電圧を印加して処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより載置台上の基板に対して処理を行うプラズマ処理装置及び載置台ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、ドライエッチングや成膜処理などを行うためにプラズマ処理装置が用いられ、その中でも上部電極及び下部電極の間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる平行平板型のプラズマ処理装置が広く普及している。図は、この種の装置の概略図であり、９は真空チャンバからなる処理容器、９１は載置台、９２はガス供給部兼ねたガス供給部、９３はサセプタ、９４はチャック電極９４ａを誘電体９４ｂ内に埋設した静電チャック、９５は排気管である。このプラズマ処理装置では、例えば載置台９１と上部電極９２との間に高周波電源９６から高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、載置台９１上の基板である半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗに対して所定の処理例えばエッチングが行われる。
【０００３】
この場合ウエハＷの温度を所定のプロセス温度に維持する必要があり、そのためにウエハＷの温度を調整する手段とその温度を検出する手段とが必要である。例えば特許文献１には、枚葉で熱ＣＶＤを行う装置が記載されており、載置台の中央下面に連設されると共に処理容器の下方側に引き出された保護管であるシャフト内に、載置台の表面部に温度検出端を備えた信号ラインとヒータの給電棒とを挿通した構成が記載されている。
【０００４】
一方図１０に示したプラズマ処理装置おいては、載置台９６に高周波電圧を印加する給電棒が必要になるが、特許文献１に示されているようなシャフトを用いてこの中にヒータ用の導電棒、高周波電圧印加用の給電棒及び温度検出信号の信号ラインとをシャフトの中に通して外部に引き出すことが、装置の組み立て、分解などが容易になる点で有利であると考えられる。
【０００５】
ところで半導体デバイスのデザインルールは益々厳しくなっていることから、ウエハＷの温度についてもより一層厳しい管理が要求され、こうした観点から、ウエハの温度センサとして蛍光式光ファイバー温度計の使用を検討している。この温度計については、実施の形態の項目にて詳述するが、光ファイバの先端に設けた蛍光物質の蛍光の輝度を光ファイバーを用いて検出するものである。しかしながらこの光ファイバーと高周波電圧印加用の給電棒とをシャフトの中に入れると、給電棒に高周波電流が流れたときに、高周波からはヒータ用の導電棒はグラウンドに見えるため、給電棒からヒータ用のの導電棒に向かって電気力線が走り、つまり高周波電界が形成される。
【０００６】
一方蛍光式光ファイバー温度計の先端の蛍光物質は誘電体であるため、この誘電体が前記高周波電界中に置かれることになり、当該蛍光物質が誘電発熱（ジュール発熱）する。そしてプラズマ処理装置に用いられる高周波の周波数は高いことからジュール発熱の程度が大きく、このためその昇温分が温度検出値に乗ってくるので、温度測定結果が実際のウエハの温度と異なるという課題がある。また蛍光式光ファイバー温度計の先端の蛍光物質を金属製の保護キャップで覆う場合には、給電棒の周囲に形成される磁界により誘導発熱が起こり、この発熱分も温度測定誤差に加わってくることになる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許公報６，６１７，５５３Ｂ２号公報の図１、図４及び図５並びに第１０欄第４６〜５２行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは給電路部材に高周波電力を供給することにより発生する電界あるいは磁界が基板の温度検出に与える影響を低減することができ、基板の温度を高精度に検出することがでるプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置に用いられる載置台ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、処理容器内に設けられた載置台とこの載置台に対向して設けられた上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、前記載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出され、誘電体を含む温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記載置台に設けられ、基板を加熱するための加熱部と、
前記保護管の中に設けられ、前記加熱部に電力を供給するための複数の導電路部材と、を備え、
前記温度検出部が存在する部位においては、各給電路部材から各導電路部材に向かう電磁波が互いに相殺されて電磁波の空洞領域となるように、給電路部材及び導電路部材が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
前記給電路部材の数が偶数であるときには、例えば前記給電路部材の数が偶数であるときには、給電路部材及び導電路部材の配置レイアウトが前記温度検出部の中心を横切る互いに直交する直線のいずれに対しても左右対称である。また前記給電路部材の数が奇数であるときには、例えば前記複数の給電路部材は、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられ、また前記複数の導電路部材は給電路部材と同数であって、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられている。
【００１１】
前記温度検出部は誘電体と導電体とを備えている構成であってもよい。温度検出部の一例としては、光ファイバーの先端部に誘電体層が形成されているものを挙げることができる。この場合、誘電体層は導電性の保護部材により覆われている構成であってもよい。前記載置台の載置面部は、基板を静電吸着するために誘電体に電極を埋設した静電チャックとして構成され、前記給電路部材は、前記電極に静電チャック用の直流電圧とプラズマ発生用の高周波電圧とを印加するように構成されている構成であってもよい。
【００１２】
他の発明は、処理容器内に設けられた載置台とこの載置台に対向して設けられた上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、前記載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出された導電体からなる温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記温度検出部における導電体が存在する部位においては、前記複数の給電路部材は、前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
更に他の発明は、基板に対してプラズマ処理を行う平行平板型のプラズマ処理装置に用いられ、載置台本体に高周波電圧が印加される載置台ユニットにおいて、
前記載置台本体にその一端側が設けられた保護管と、
前記基板の温度を検出するためにその一端部が載置台本体に設けられると共に前記保護管内を通ってその他端側が外部に引き出され、誘電体を含む温度検出部と、
前記保護管内に設けられ、前記載置台本体に高周波電圧を供給するための複数の給電路部材と、
前記載置台本体に設けられ、基板を加熱するための加熱部と、
前記保護管の中に設けられ、前記加熱部に電力を供給するための複数の導電路部材と、を備え、
前記温度検出部が存在する部位においては、各給電路部材から各導電路部材に向かう電磁波が互いに相殺されて電磁波の空洞領域となるように、給電路部材及び導電路部材が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、載置台にその一端側が設けられた保護管内に、加熱部への電力供給用導電路部材と、高周波電圧供給用の給電路部材と、誘電体を含む温度検出部と、を設けた構成において、給電路部材と導電路部材とを複数用意し、温度検出部が存在する部位においては、各給電路部材から各導電路部材に向かう電磁波が互いに相殺されて電磁波の空洞領域となるように、給電路部材及び導電路部材の配置レイアウトを設定している。従って温度検出部における誘電体に対して電磁波による誘電加熱の発生が抑えられるので、その発熱による温度検出値のノイズ分が小さくなる。この結果基板の温度を高精度に検出することができ、基板に対して良好なプラズマ処理を行うことができる。
【００１５】
また温度検出部が導電体を備えている場合においても一の給電路部材の周りに発生する磁界が、他の給電路部材の周りに発生する磁界により弱められるため、給電路部材が一つである場合に比べて温度検出部が置かれている領域に発生する磁力線が小さくなる。この結果、温度検出部に生じる誘導加熱が低減され、その発熱による温度検出値のノイズ分が小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した実施の形態について説明する。図１はこの実施の形態の全体構成を示す図である。図１中２は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密に形成された処理容器であり、この処理容器２の上部には、所定の処理ガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極３が絶縁部材３１により電気的に十分浮いた状態で設けられている。この上部電極（ガスシャワーヘッド）３は、下面側に多数のガス供給孔３２が穿設されており、処理ガス供給部３３からガス供給路３４を介して導入された処理ガスを、下方側に位置する基板例えばウエハＷの全面に亘って均一に供給できるようになっていると共に接地されている。なお詳しくは上部電極３は図示しない導電路を介して処理容器２の壁部に電気的に接続され更に後述のマッチングボックスを介して接地され、高周波電流路がプラズマを包み込むようになっている。
【００１７】
処理容器２の下部側にはウエハＷを載置するための載置台４が設けられると共に、処理容器２の底面には排気管２１を介して真空排気手段である真空ポンプ２２が接続されている。なお載置台４と処理容器２との間に、図示のように絶縁部材４０を設けるようにしてもよい。また載置台４と処理容器２の内周面との間には、均一な排気ができるように多数の孔が開いたバッフル板２３が設けられている。更に処理容器２の側壁にはウエハＷの搬送口２４を開閉するゲートバルブ２５が設けられている。
【００１８】
前記載置台４は、導電性部材例えばアルミニウムなどからなる円柱状の支持部４１を備えており、この支持部４１の上面には、その上面にウエハＷが載置される扁平円形状の載置面部ユニット４２が設けられている。なお載置台４の内部にはウエハＷを図示しない搬送アームに対して受け渡しを行うための昇降ピン（図示せず）を備えている。
【００１９】
前記載置面部ユニット４２は、誘電体例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミックプレートからなる誘電体プレート４３内の上面部側に箔状の電極４４を埋設すると共にこの電極４４の下部側に加熱部である例えばメッシュ状のヒータ４５を埋設して構成されている。電極４４は静電チャック用の電極と高周波電圧印加用の電極を兼用しており、従って電極４４及びその上部の誘電体部分はウエハＷを静電吸着するための静電チャックを構成するものである。また誘電体プレート４３の表面に吸着保持されたウエハＷの周囲を囲むようにしてフォーカスリング２０が設けられている。
【００２０】
前記載置面部ユニット４２の下面中央部には、誘電体例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミックスからなる保護管をなすシャフト５の上端が接続されている。また処理容器２の底壁の中央部には開口部２６が形成され、載置台４の下部がその開口部２６を介して筒状に伸びて筒状部５１を形成している。そしてシャフト５は支持部４１を貫通し更に前記開口部２６を介して筒状部５１内に嵌合されその下端部まで伸びている。
【００２１】
シャフト５の中には、電極４４に対して高周波電圧及び静電チャック用の直流電圧を供給するための複数この例では２本の給電路部材である給電棒６Ａ、６Ｂが設けられている。この給電棒６Ａ、６Ｂの各上端部は前記誘電体プレート４３内に挿入されて電極４４に電気的に接続されると共に、給電棒６Ａ、６Ｂの各下端部はシャフト５の下端部よりも更に下方側に伸び出している。５２は絶縁体からなるスペーサである。
【００２２】
ここで図２は載置面部ユニット４２及びシャフト５からなる構造体を示す図であり、図３はシャフト５の横断面を示す図である。図１では見えないが、図２及び図３から分かるようにシャフト５の中には、給電棒６Ａ、６Ｂの他にヒータ４５に電力を供給するための導電路部材である導電棒４６、４７が挿入されている。なお高周波電圧供給用の給電棒６Ａ、６Ｂに対して便宜上用語を使い分けて導電棒という用語を用いている。これら導電棒４６、４７の各上端部は前記誘電体プレート４３内に挿入されてヒータ４５に電気的に接続されると共に、導電棒４６、４７の各下端部はシャフト５の下端部よりも更に下方側に伸び出している。
【００２３】
更に前記シャフト５内には光ファイバー７が挿入されており、その上端部は誘電体プレート４３を上下方向に貫通する貫通孔に挿入されて、誘電体プレート４３の上面である載置面に載置されたウエハＷから直接輻射熱を受けるように位置していると共に、その下端部はシャフト５の下方側から伸びだして外部に引き出されている。図４に示すようにこの光ファイバー７は、先端に誘電体である蛍光物質７０が薄膜状に付着されており、温度検出制御ユニット７１からの閃光を蛍光物質７０に送り、蛍光物質からの光信号である蛍光を温度検出制御ユニット７１に伝送するものである。更に蛍光物質７０は導電体である金属製の保護キャップ７０ａ例えばアルミニウム製の保護キャップ７０ａにより覆われている。
【００２４】
保護キャップ７０ａの先端部は、ヒータ４５とほぼ同じ高さレベルに位置している。また静電チャック用の電極４４は、箔状であって、載置台４の表面の極く近傍に位置しており、光ファイバ７の先端部の保護キャップ７０ａの先端も載置台４の表面に近い部位に位置しているが、作図上の困難さから図１では多少イメージが異なっている。
この例では、蛍光物質７０、保護キャップ７０ａ及び光ファイバー７が温度検出部に相当し、温度検出制御ユニット７１と共に蛍光式光ファイバー温度計を構成している。この温度計は蛍光物質に閃光をあてると蛍光輝度の減衰パターンが蛍光物質の温度にほぼ完全に対応していることを測定原理とするものであり、前記減衰パターンを解析することにより、ウエハＷの温度を検出することができる。
【００２５】
ここでシャフト５内の各部の配置レイアウトについて述べておくと、図３に示すようにシャフト５の中心軸上に光ファイバー７（図では保護キャップ７０ａを示している）が通っており、この光ファイバー７を中心とする円の円周上に高周波電力用の給電棒６Ａ、６Ｂ及びヒータ用の導電棒４６、４７が周方向に等間隔で、つまり中心角が９０度の間隔で配置されている。そして２本の給電棒６Ａ、６Ｂが互いに対向するように、またヒータ用の導電棒４６、４７が互いに対向するように配置されている。
【００２６】
シャフト５の下方側には、給電棒６Ａ、６Ｂ及び導電棒４６、４７に電気的に接続され、Ｌ字に屈曲した給電路を備えた第１の給電路ユニット６１が前記外筒部５１に連結されている。この第１の給電路ユニット６１の側方には、図５にも示してあるが、横に伸びる第２の給電路ユニット６２の一端側が連結されており、これら給電路ユニット６１、６２を連結したときに各給電路ユニット６１、６２内の対応する給電路が互いに電気的に接続されるようになっている。
【００２７】
第２の給電路ユニット６２の他端側は、円柱状のコネクタ部６３とこのコネクタ部６３の基端側に形成されたフランジ部６４とを備えており、コネクタ部６３をマッチングボックス８側の開口部８１内に挿入してマッチングボックス８内のコネクタ部８２（図１参照）に接続すると共にフランジ部６４をマッチングボックス８の表面における前記開口部８１の縁部分にネジ止めで固定することにより、当該第２の給電路ユニット６２がマッチングボックス８に取り付けられる。図５中、６５及び８３はネジ孔である。
【００２８】
第２の給電路ユニット６２をマッチングボックス８に取り付けるためには、コネクタ部６３、８２が互いに接続されたときに、フランジ部６４の位置がマッチングボックス８に対して合っていること、つまりネジ孔６５と８３との位置が合っていることが必要である。ここで第２の給電路ユニット６２は導電性の筒状体６６の中にこの筒状体６６とは電気的に十分浮いた状態で給電路が配置されている構造であるが、第２の給電路ユニット６２の両側に夫々位置する第１の給電路ユニット６１とマッチングボックス８との位置を完全に合わせることは困難であり、また第２の給電路ユニット６２についても筒状体６６とその内部の給電路とを所定の位置関係に構成することが困難であることから、通常の筒状体６６を用いた場合には、第２の給電路ユニット６２をマッチングボックス８に対して着脱することが困難になる。
【００２９】
そこでこの実施の形態では筒状体６６の一部に例えばフランジ部６４に連結される筒状体６６の先端部をベローズ体６７により構成している。このようにすれば、ベローズ体６７が上記の位置関係のずれ分を吸収するので、給電路ユニット６２の着脱時における筒状体６６及び給電路にかかる荷重応力を緩和し、着脱が容易になる。
【００３０】
次に給電路に関する回路について図６に示しておくと、給電棒６Ａ、６Ｂに夫々接続されている給電路はマッチングボックス８の中で１本化され、マッチング回路８３を介して高周波電源部８４に接続されている。８５は前記電極４４に静電チャック用の直流電圧を供給するためのチャック用電源部であり、フィルタ８６を介して、マッチング回路８３の出力側の給電路に接続されている。８７はヒータ４５に給電するためのヒータ用電源部であり、フィルタ８８を介して導電棒４６、４７に接続されている。
【００３１】
続いて上述のプラズマ処理装置（エッチング処理装置）の作用について説明する。先ずゲートバルブ２５を開放し、レジスト膜からなるマスクパターンが表面に形成されたウエハＷを図示しないロードロック室から図示しない搬送アームにより処理容器２内に搬入して、図示しない昇降ピンを介して載置台４上に載置し、チャック用電源部８５から図示しないスイッチ及び給電棒６Ａ、６Ｂを介して電極４４に直流電圧が印加され、これによりウエハＷが載置台４の表面に静電吸着される。
【００３２】
この後ゲートバルブ２５を閉じて処理容器２を気密な状態にする。そして真空ポンプ２２により処理容器２内を真空排気する一方で、ガス供給管３４を介して処理ガス例えばＨＢｒ、Ｃｌ2、ＨＣｌなどのハロゲン系腐食ガス、酸素ガス及び不活性ガス（Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなど）などのエッチングガスを所定の流量で導入し、ガス供給孔３２を介してウエハＷの表面に向けて均一に噴射させ、処理容器２内を所定の真空度に維持する。そして高周波電源部８４からマッチング回路８３を通じ、給電棒６Ａ、６Ｂを介して電極４４に高周波電圧が印加され、載置台４と上部電極３との間に高周波電力が印加されて処理ガスである前記エッチングガスがプラズマ化され、そのプラズマによりウエハＷの表面がエッチングされる。
【００３３】
一方載置台４におけるヒータ４５には、ヒータ電源部８７から導電棒４６、４７を介して商用周波数の交流電圧あるいは直流電圧が印加されて発熱している。また光ファイバー７の先端の蛍光物質７０（図４参照）には、所定間隔で光ファイバー７を通じて閃光が印加されており、蛍光物質７０はその温度に応じた減衰カーブで蛍光が減衰し、温度制御ユニット７１にてその減衰カーブに対応する温度としてウエハＷの温度を検出する。ウエハＷは、プラズマからの熱とヒータ４５からの熱を受け、ウエハＷの温度（温度検出値）に基づいて図示しない制御系によりヒータ４５の発熱量がコントロールされ、こうしてウエハＷの温度が所定のプロセス温度に制御される。
【００３４】
そして給電棒６Ａ、６Ｂに高周波電流が流れることにより、この高周波から見ると、直流電圧を印加する導電棒４６、４７はグラウンドに見えるため、給電棒６Ａ、６Ｂから導電棒４６、４７に電磁波が流れて電界が形成される。ここで給電棒６Ａ、６Ｂ及び導電棒４６、４７は、光ファイバ７を中心とする円上において周方向に等間隔に４分割した位置に交互に配置されているので、図７（ａ）に示すように給電棒６Ａ、６Ｂから走る電気力線のベクトルは理屈の上ではゼロになる。つまり光ファイバ７が位置している領域、詳しくは光ファイバ７の先端の誘電体である蛍光物質７０が位置している領域においては、各給電棒６Ａ、６Ｂから導電棒４６、４７に向かう電磁波は互いに相殺されて電磁波の空洞領域になる。このため蛍光物質７０において誘電加熱が発生することが抑えられるので、蛍光物質７０はウエハＷの温度に対応した温度に加熱されるようになり、結果としてウエハＷの温度を正確に測定することができ、良好なプロセスを行うことができる。
【００３５】
また給電棒６Ａ、６Ｂに高周波電流が流れることにより各々の回りに磁界が発生し、導電体であるアルミニウム製の保護キャップ７０ａに渦電流が流れようとするが、２本の給電棒６Ａ、６Ｂを結ぶ線分の中点位置に保護キャップ７０ａが位置するため、図７（ｂ）に示すように保護キャップ７０ａが位置する部位においては、ある時点で見たとき、給電棒６Ａの回りに例えば時計回りに発生する磁力線ＭＡと給電棒６Ｂの回りに同じく時計回りに発生する磁力線ＭＢとが存在し、これら磁力線ＭＡ、ＭＢは理屈の上では向きと大きさが同じであるから、互いに相殺されることになる。このため保護キャップ７０ａにおいては渦電流の発生が抑えられるので、誘導加熱の程度が小さく、この点からも正確な温度検出を行うことができる。
【００３６】
以上の実施の形態において、他の発明の載置台ユニットとの対応関係について述べておくと、載置台４が載置台本体に相当し、載置台４，シャフト５、各給電棒６Ａ、６Ｂ、導電棒４６、４７及び温度検出部が載置台ユニットに相当する。
【００３７】
本発明の効果を得るためには、高周波電力用の給電棒の数は２本に限られるものではなく、３本以上であってもよい。高周波電力用の給電棒の数が偶数であるときには、各給電棒６Ａ、６Ｂ、導電棒４６、４７が全て共通の円上に配置されていなくとも、各給電棒６Ａ、６Ｂを含む円と導電棒４６、４７を含む円とが互いに異なる大きさであってもよい。即ち、給電路部材及び導電路部材の配置レイアウトが前記温度検出部の中心を横切る互いに直交する直線のいずれに対しても左右対称であればよい。前記配置レイアウトの他の例を図９に示しておくと、この例では、蛍光物質７０（光ファイバ７）を含めて給電路部材６Ａ、６Ｂ及び導電路部材４６、４７が一直線上に配置されており、この場合も同様の作用効果がある。
【００３８】
図９は、給電路部材の数を３個（６Ａ〜６Ｃ）としかつ導電路部材の数を３個（４６〜４８）とした場合の配置レイアウトと電界及び磁界とを示す図である。この例では、給電路部材及び導電路部材は交互に等間隔に即ち６０度づつの開き角度で配置されている。この場合においても図９（ａ）に示すように蛍光物質７０が位置している領域においては、各給電棒６Ａ〜６Ｃから導電棒４６〜４８に向かう電磁波は互いに相殺されて電磁波の空洞領域になる。また図９（ｂ）に示すように保護キャップ７０ａが位置する部位においては、ある時点で見たとき、給電棒６Ａ〜６Ｃの回りに夫々発生する磁力線ＭＡ〜ＭＣは互いに相殺されることになる。つまり各磁力線のベクトルの合成値がゼロになる。給電路部材の数が奇数の場合には、このように給電路部材を、温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設け、また給電路部材と同数の導電路部材を前記温度検出部を中心とする共通の円上に周方向に等間隔に設ければよい。
【００３９】
また以上述べた配置レイアウトは、温度検出部が導電体で構成されている場合にも適用ができるが、この場合にはヒータへ電力を供給する導電棒の配置レイアウトについては制限されなくなる。
【００４０】
本発明のプラズマ処理装置はエッチング装置に限られるものではなく、ＣＶＤ装置などに対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】載置台の下端部に設けられた保護管であるシャフトの概略斜視図及びその一部拡大図である。
【図３】上記シャフトの横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる温度検出部を含む温度計の一例の全体を示す説明図である
【図５】本発明の実施の形態において、マッチングボックスに給電棒を取り付ける方法について示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態においてマッチングボックスを含む回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態において、給電路部材に高周波を通じることにより発生する電界及び磁界を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態において、給電路部材に高周波を通じることにより発生する電界を示す説明図である。
【図９】本発明の更に他の実施の形態において、給電路部材に高周波を通じることにより発生する電界及び磁界を示す説明図である。
【図１０】従来の技術に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ            半導体ウエハ
２            処理容器
３            上部電極
４            載置台
４１          支持部
４２          載置面部ユニット
４３          誘電体プレート
４４          電極
４５          ヒータ
４６、４７    ヒータ用の導電棒
５            シャフト
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ    高周波電力用の給電棒
６１、        第１の給電路ユニット
６２          第２の給電路ユニット
６７          ベローズ
７            光ファイバー
７０          蛍光物質
７０ａ
８            マッチングボックス    
【図１】
2005347620.tif 000003
【図２】
2005347620.tif 000004
【図３】
2005347620.tif 000005
【図４】
2005347620.tif 000006
【図５】
2005347620.tif 000007
【図６】
2005347620.tif 000008
【図７】
2005347620.tif 000009
【図８】
2005347620.tif 000010
【図９】
2005347620.tif 000011
【図１０】
2005347620.tif 000012