(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置において、チャンバ内を減圧した際の誘電体板の変形を考慮して機械的強度を確保しつつ、誘電体板の薄型化を図る。【解決手段】プラズマ処理装置は、基板２と対向するチャンバ３の上部開口に配置された梁状スペーサ７を備える。梁状スペーサ７は、チャンバ３によってその下面７ｄが支持される環状の外周部７ａと、平面視で外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板（２）が配置される真空容器（３）と、
前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（２６）を構成する梁状構造物（７）と、
前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、
前記誘電体板の上面側に配置され、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのコイル（９）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記梁状構造物の前記上面と前記誘電体板の前記下面との間に介在する弾性部材（２４，２５，２７，２８，７９）をさらに備え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】
前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記外周部と前記誘電体板との間に介在する第１の弾性部材（２４）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記中央部と前記誘電体板との間に介在する第２の弾性部材（２５）を含むことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記梁部と前記誘電体板との間に介在する第３の弾性部材（２８）を含むことを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記梁状構造物の前記梁部は、平面視で前記コイルを構成する導電体（１１）と直交する方向に延びることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記梁状構造物の前記梁部の本数と、前記コイルを構成する導電体の本数が一致することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記誘電体板は円板状であり、かつ
前記梁状構造物は、円環状の前記外周部と、一定幅を有する長方形状の前記梁部とを備えることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記梁状構造物の前記外周部に配置された斜め下向きの外周部ガス導入口（３１）と、
少なくともその一部が前記梁状構造物に形成され、プロセスガス供給源（１９）からのプロセスガスを前記外周部ガス導入口に供給して前記真空容器内に噴出させるガス供給路と
をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給路は、前記梁状構造物の前記外周部に形成され、内周壁側が前記外周部ガス導入口と連通し、かつ外周壁側が前記プロセスガス供給源側と連通する環状ガス流路（３２）を含み、
前記環状ガス流路内に設けられ、前記環状ガス流路内を前記内周壁側の吐出空間と、前記外周壁側の供給空間とに仕切り、かつ前記吐出空間と前記供給空間とを連通させる複数の連通孔が間隔をあけて形成されている仕切り壁（７１ｂ）をさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記梁状構造物の前記外周部に交換可能に取り付けられ、前記外周部ガス導入口が形成された外周側導入口部材をさらに備える、請求項９又は請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記梁状構造物の前記中央部は、前記基板の中央部分の上方に位置し、
前記梁状構造物の前記中央部に配置され、前記ガス流路を介して前記プロセスガス供給源から供給される前記プロセスガスを前記基板の前記中央部分に向けて下向きに噴出する中央部ガス導入口（３４）をさらに備える、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記梁状構造物の前記中央部の下面に交換可能に取り付けられ、前記中央部ガス導入口が形成された中央部導入口部材をさらに備える、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記梁状構造物の前記梁部の下面に配置され、前記ガス流路を介して前記プロセスガス供給源から供給される前記プロセスガスを前記基板に向けて下向きに噴射する梁部ガス導入口（８１）をさらに備える、請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記梁状構造物の前記梁状部に配置された下向きの梁部ガス導入口（８１）と、
少なくともその一部が前記梁状構造物に形成され、プロセスガス供給源からのプロセスガスを前記梁部ガス導入口に供給して前記真空容器内に噴出させるガス供給路と
をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記梁状構造物及び誘電体板を冷却する冷却機構（５１）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記冷却機構は、前記梁状構造物に形成された冷媒流路（５２）と、前記冷媒流路中に温調された冷媒を循環させる冷媒循環装置（５３）とを備えることを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記誘電体板は酸化イットリウムからなることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記誘電体板は窒化アルミニウム又は石英からなることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記誘電体板の下面側の前記梁状構造物の前記窓部から露出している部位に設けられた石英、酸化イットリウム、単結晶サファイヤ、又はアルミナからなるカバー（６１）をさらに備えることを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記カバーは、前記誘電体板と前記梁状構造物との間に介在することを特徴とする、請求項２０に記載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】
ドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置では、チャンバの上部が誘電体板で閉鎖され、この誘電体板上に高周波電力が投入されるコイルが配置された構成が知られている。チャンバ内は減圧されるので、大気圧を支持するための機械的強度を確保するために誘電体板はある程度の厚みを有する必要がある。しかし、誘電体板の厚みが厚いほど、コイルからプラズマへ投入される高周波パワーの損失が大きくなる。詳細には、誘電体板の厚みが厚いと、高周波パワーの投入損失が大きいので、高密度のプラズマを生成させるためには、大容量の高周波電源が必要となる。投入損失分は熱に変換されるので、高周波電源の大容量化に伴いこの発熱量が増加し、誘電体板及び周辺部品の温度上昇が顕著となる。その結果、基板処理枚数が増加するとエッチングレートや形状等のプロセス特性に変動が生じる。
【０００３】
これに対し、例えば特許文献１及び２には、梁状構造物で誘電体板の下面側を支持することにより、機械的強度を確保しつつ誘電体板の薄型化を図ったプラズマ処理装置が開示されている。
【０００４】
しかし、前記特許文献１及び２に開示されたものを含め、従来提案されている誘電体板を支持する梁状構造物では、チャンバ内を減圧した際の誘電体板の変形や、梁状構造物が存在することによる高周波パワーの投入損失の低減は考慮されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７７８２号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、プラズマ処理装置において、チャンバ内を減圧した際の誘電体板の変形を考慮して機械的強度を確保しつつ、誘電体板の薄型化を図り、かつ梁状構造物が存在することによる高周波パワーの投入損失の低減を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内部に基板（２）が配置される真空容器（３）と、前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（２６）を構成する梁状構造物（７）と、前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、前記誘電体板の上面側に配置され、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのコイル（９）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。
【０００８】
梁状構造物は、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える。そのため、誘電体板のすべての部分、すなわち外周部分、中央部分、及び外周部分と中央部分の間の部分が梁状構造物によって支持される。換言すれば、誘電体板は梁状構造物によってその全体が均一に支持される。真空容器の減圧時には誘電体板の中央部分が下方に向けて撓みやすい。梁状構造物は梁部で外周部に連結された中央部を備え、この中央部が誘電体板の中央部分を下面側から支持する。よって、誘電体板の中央部分の撓みを効果的に防止ないしは抑制できる。これらの理由により、真空容器内を減圧した際の大気圧を支持するための機械的強度（真空容器内を減圧した際に誘電体板の変形をも考慮している。）を確保しつつ、誘電体板を薄型化できる。誘電体板を薄型化することにより、高周波パワーの投入損失を大幅に低減できるので、プラズマの高密度化を図ることができる。また、プラズマの高密度化によりコイルに投入する高周波電力を低減できるので、誘電体板等の発熱に起因して処理枚数の増加に伴ってエッチングレート、エッチング形状等のプロセス特性が変動するのを防止できる。
【０００９】
前記梁状構造物の前記上面と前記誘電体板の前記下面との間に介在する弾性部材（２４，２５，２７，２８，７９）をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
この弾性部材により、誘電体板の下面が梁状構造物に直接接触することによる誘電体板の損傷や破損を防止できる。
【００１１】
具体的には、前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記外周部と前記誘電体板との間に介在する第１の弾性部材（２４）を含む。この第１の弾性部材により、誘電体板の外周部分が梁状構造物の外周部に直接接触することによる誘電体板の損傷や破損を防止できる。
【００１２】
前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記中央部と前記誘電体板との間に介在する第２の弾性部材（２５）を含んでもよい。前述のように誘電体板の中央部分は下方に向けて撓みやすい。第２の弾性部材を設けることにより、下方に撓もうとする誘電体板の中央部分が梁状構造物の中央部に直接接触することによる誘電体板の損傷や破損を防止できる。
【００１３】
また、前記弾性部材は、前記梁状構造物の前記梁部と前記誘電体板との間に介在する第３の弾性部材（２８）を含んでもよい。この第３の弾性部材により、誘電体板と外周部分と中央部分の間の部分が梁状構造物の梁部に直接接触することによる誘電体板の損傷や破損を防止できる。また、これによって誘電体板と梁状部材の接触面積が増えるので、誘電体板の保持強度が増す。その結果、誘電体板をさらに薄くできる。
【００１４】
前記梁状構造物の前記梁部は、平面視で前記コイルを構成する導電体（１１）と直交する方向に延びることが好ましい。梁状構造物の梁部がコイルの導体と直交する方向に延びているので、高周波電力が投入されたコイルが発生する電磁界に対する梁状構造物の電磁気的な影響を抑制でき、結果的に高周波パワーの投入損失の低減を図ることができる。特に、梁状構造物の梁部の本数と、コイルを構成する導電体の本数が一致することが好ましい。これにより電磁界の対称性が向上するので、梁部の存在に起因する投入損失をさらに低減できる。
【００１５】
例えば、前記誘電体板は円板状であり、かつ前記梁状構造物は、円環状の前記外周部と、一定幅を有する長方形状の前記梁部とを備える。
【００１６】
真空容器内にプロセスガスを導入するためのガス導入口を、梁状構造物に設けて装置の構成を簡素化することが好ましい。具体的には、プラズマ処理装置は、前記梁状構造物の前記外周部に配置された斜め下向きの外周部ガス導入口（３１）と、少なくともその一部が前記梁状構造物に形成され、プロセスガス供給源（１９）からのプロセスガスを前記外周部ガス導入口に供給して前記真空容器内に噴出させるガス供給路とをさらに備えることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記ガス供給路は、前記梁状構造物の前記外周部に形成され、内周壁側が前記外周部ガス導入口と連通し、かつ外周壁側が前記プロセスガス供給源側と連通する環状ガス流路（３２）を含み、前記環状ガス流路内に設けられ、前記環状ガス流路内を前記内周壁側の吐出空間と、前記外周壁側の供給空間とに仕切り、かつ前記吐出空間と前記供給空間とを連通させる複数の連通孔が間隔をあけて形成されている仕切り壁（７１ｂ）をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
プロセスガス供給源からのプロセスガスは、まず環状ガス流路の供給空間に進入する。プロセスガスは供給空間内を環状に拡散しつつ、間隔をあけて形成された複数の連通孔を通って吐出空間に進入する。プロセスガスは吐出空間内でさらに環状に拡散しつつ、外周部ガス導入口から真空容器内に噴出される。この整流作用のため、個々の外周部導入口から噴出されるプロセスガスの流量が均一化される。
【００１９】
前記梁状構造物の前記外周部に交換可能に取り付けられ、前記外周部ガス導入口が形成された外周側導入口部材を設けてもよい。外周側導入口部材を交換することで、個々の外周部ガス導入口の孔径や向きを簡単に調節できる。例えば、個々の外周部ガス導入口から噴出されるガス流量を異ならせるために、外周部ガス導入口毎にプロセスガス供給源とガス流量を別個に設ける必要がない。従って、プロセス条件、基板の寸法等に応じて外周側導入口部材に交換することで、簡易に基板上のガス流量の均一化を図ることができる。
【００２０】
前記梁状構造物の前記中央部は、前記基板の中央部分の上方に位置し、前記梁状構造物の前記中央部に配置され、前記ガス流路を介して前記プロセスガス供給源から供給される前記プロセスガスを前記基板の前記中央部分に向けて下向きに噴出する中央部ガス導入口（３４）をさらに備えることが好ましい。梁状構造物の外周部に設けられ外周側ガス導入口と、梁状構造物の中央部に設けられた中央部ガス導入口との両方からプロセスガスを真空容器内に導入することにより、基板上でのガス流量の均一化を図ることができる。
【００２１】
さらに、前記梁状構造物の前記中央部の下面に交換可能に取り付けられ、前記中央部ガス導入口が形成された中央部導入口部材をさらに備えてもよい。プロセス条件、基板の寸法等に応じて中央部ガス導入口の孔径、個数、及び配置等が異なる中央部導入口部材に交換することで、基板上のガス流量の分布をさらに均一化できる。
【００２２】
前記梁状構造物の前記梁部の下面に配置され、前記ガス流路を介して前記プロセスガス供給源から供給される前記プロセスガスを前記基板に向けて下向きに噴射する梁部ガス導入口（８１）をさらに設けてもよい。梁状構造物の外周部に設けられた外周側ガス導入口と、梁状構造物の梁部に設けられた梁部ガス導入口との両方からプロセスガスを真空容器に導入することにより、基板上でのガス流量の均一化を図ることができる。外周部ガス導入口や中央部ガス導入口を設けずに、梁部ガス導入口のみを設けても、比較的均一な基板上のガス流量の分布が得られる。
【００２３】
前記梁状構造物及び誘電体板を冷却する冷却機構（５１）を備えることが好ましい。
【００２４】
具体的には、前記冷却機構は、前記梁状構造物に形成された冷媒流路（５２）と、前記冷媒流路中に温調された冷媒を循環させる冷媒循環装置（５３）とを備える。
【００２５】
冷却機構で梁状構造物及び誘電体板を冷却することにより、コイルに高周波電力を投入してプラズマを発生させた状態が長時間にわたっても、梁状構造物及び誘電体板の温度上昇に起因するプロセス特性の変動や堆積物の付着あるいは堆積物の剥離を確実に防止できる。
【００２６】
前記誘電体板は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなることが好ましい。誘電体板を酸化イットリウム製にすれば、特に容量結合性の増大する高圧条件においても誘電体板の摩耗を大幅に低減できる。具体的には、容量結合性の増大する高圧条件下では、酸化イットリウム製の誘電体基板の摩耗は石英製の誘電体板の摩耗の１／１００程度である。
【００２７】
なお、一般に酸化イットリウムは熱衝撃に弱く、材料の内部に大きな温度勾配があると割れが生じる可能性があるが、前記冷却機構によって材料の温度をほぼ一定に維持することで酸化イットリウムからなる誘電体板の割れの発生を防止できる。ただし、誘電体板は酸化イットリウムに限定されず、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は石英からなるものでもよい。
【００２８】
前記誘電体板の下面側の前記梁状構造物の前記窓部から露出している部位に設けられた酸化イットリウムからなるカバー（６１）をさらに備えてもよい。例えば、前記カバーは、前記誘電体板と前記梁状構造物との間に介在するように配置される。
【００２９】
酸化イットリウムからなるカバーを窓部に配置したことで、特に容量結合性の増大する高圧条件においても石英からなる誘電体板の摩耗を大幅に低減できる。また、酸化イットリウムからなるカバーは、誘電体板の下面側全体ではなく窓部から露出した部位にのみ設けられているので、個々のカバーの面積を小さく設定することができる。酸化イットリウム材は剛性が低いので、大面積で薄厚の酸化イットリウム材は強度が低い。しかし、カバーは小面積であるため、十分な強度を確保しつつ薄厚化できる。具体的には、カバーの厚みは１mm〜５mm程度、詳細には２mm程度に設定できる。また、カバーは小面積で薄厚のためプラズマ処理中も均一な温度を維持されるので、温度勾配に起因する割れの発生を防止できる。さらに、誘電体板自体を酸化イットリウム製とする場合や、誘電体板の下面全体を酸化イットリウム材で覆う場合と比較すると、誘電体の窓部から露出した部位のみ、すなわちプラズマに曝されるので誘電体板の保護が必要な部分にのみ酸化イットリウム製のカバーを設けているので、酸化イットリウムの使用量及びコストを大幅に低減できる。カバーは石英、単結晶サファイヤ、又は酸化アルミナを含むアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるものでもよい。仮にカバーが摩耗して厚みが減少しても、誘電体板に摩耗が生じず、誘電体板を交換する必要がない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のプラズマ処理装置では、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える梁状構造物で誘電体板を支持しているので、真空容器内を減圧した際に誘電体板の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板の薄型化を図ることができる。誘電体板を薄型化することにより、高周波パワーの投入損失を大幅に低減できるので、プラズマの高密度化を図ることができる。また、プラズマの高密度化によりコイルに投入する高周波電力を低減できるので、誘電体板等の発熱に起因して処理枚数の増加に伴ってエッチングレート、エッチング形状等のプロセス特性が変動するのを防止できる。
【００３１】
また、梁状構造物の前記上面と誘電体板の下面との間に介在する弾性部材を設けることにより、誘電体板の下面が梁状構造物に直接接触することによる誘電体板の損傷や破損を防止できる。
【００３２】
さらに、梁状構造物の梁部がコイルを構成する導電体と直交する方向に延びることにより、高周波電力が投入されたコイルが発生する電磁界に対する梁状構造物の電磁気的な影響を抑制し、高周波パワーの投入損失をより低減できる。
【００３３】
さらにまた、真空容器内にプロセスガスを導入するためのガス導入口として、外周部ガス導入口、中央部ガス導入口、及び梁部ガス導入口のいずれかを梁状構造物に設けることで、装置の構成を簡素化できる。また、これらのガス導入口を２種類以上組み合わせて設けることにより、基板上のガス流量の分布を均一化できる。
【００３４】
環状ガス流路内を複数の連通孔を備える仕切り壁で仕切ることにより、個々の外周部ガス導入口から噴出されるプロセスガスの流量が均一化される。
【００３５】
交換可能な外周側導入口部材や中央部導入口部材を設けることにより、外周部ガス導入口や中央部ガス導入口から噴出されるガスの流量等を簡易に調整し、基板上のガス流量の均一化を図ることができる。
【００３６】
また、梁状構造物及び誘電体板を冷却する冷却機構を設ければ、コイルに高周波電力を投入してプラズマを発生させた状態が長時間にわたっても、梁状構造物及び誘電体板の温度上昇に起因するプロセス特性の変動を確実に防止できる。
【００３７】
さらに、誘電体板を酸化イットリウム製にすれば、特に容量結合性の増大する高圧条件においても誘電体板の摩耗を大幅に低減できる。
【００３８】
さらに、石英等の誘電体板の下面側のうち梁状構造物の窓部から露出している部位に石英、酸化イットリウム、単結晶サファイヤ、又はアルミナからなるカバーを設ければ、コストを増大させることなく、特に容量結合性の増大する高圧条件においても誘電体板の摩耗を大幅に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。ドライエッチング装置１は、その内部に基板２が収容される処理室を構成するチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３は、上部が開口したチャンバ本体４と、このチャンバ本体４の上部開口を密閉する蓋体６を備える。蓋体６はチャンバ本体４の側壁上端に支持された梁状スペーサ（梁状構造物）７と、この梁状スペーサ７に支持されて天板として機能する円板状の誘電体板８を備える。本実施形態では、梁状スペーサ７はアルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等のような十分な剛性を有する金属材料からなり、誘電体板８は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる。梁状スペーサ７には酸化イットリウム溶射等の耐磨耗性を向上させる表面処理を行ってもよい。誘電体板８上には、ＩＣＰコイル９が配設されている。図３に示すようにＩＣＰコイル９は平面視で誘電体板８の中央から外周に向けて螺旋状に延びる複数（本実施形態では４本）の導電体１１からなる。平面視で誘電体板８の中央に対応する部分（巻き始め部分）では、隣接する導電体１１間の隙間が大きく。換言すれば、誘電体板８の中央に対応する部分では導電体１１の巻付密度が粗である。これに対して、平面視で誘電体板８の外周に対応する部分では、隣接する導電体１１間の隙間が狭く、巻付密度が密である。ＩＣＰコイル９にはマッチング回路１２を介して、高周波電源１３が電気的に接続されている。なお、チャンバ本体４には基板２を搬入出するためのゲート（図示せず）が設けられている。
【００４０】
誘電体板８及び梁状スペーサ７と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２を静電吸着等によって保持する機能を有する基板サセプタ１４が配設されている。基板サセプタ１４にはバイアス用の高周波電源１６から高周波電源が印加される。また、基板サセプタ１４内には冷媒の循環流路が設けられており、冷媒循環装置１７から供給される温調された冷媒がこの循環流路中を循環する。さらに、基板サセプタ１４の上面と基板２の裏面との間の微細な隙間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス循環装置１８が設けられている。
【００４１】
チャンバ３内は、図示しない真空排気装置により排気され、プロセスガス供給源１９から後述するガス導入口３１，３４を介してプロセスガスが導入される。その後、高周波電源１３からＩＣＰコイル９に高周波電力が投入され、チャンバ３にプラズマが発生する。プラズマにより解離したプロセスガスのイオンやラジカルが、高周波電源１６から基板サセプタ１４に印加されるバイアス用の高周波電圧により加速されて基板２に衝突し、その結果基板２の表面がエッチングされる。高周波電源１３，１６、プロセスガス供給源１９、伝熱ガス循環装置１８、及び冷媒循環装置１７を含む装置全体の動作はコントローラ２１により制御される。
【００４２】
図１、図２、及び図４Ａを参照すると、本実施形態における梁状スペーサ７は、円環状の外周部７ａ、平面視で外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂ、及び中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数（本実施形態では６個）の梁部７ｃを備える。
【００４３】
図６を併せて参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａの下面７ｄが、チャンバ本体４の側壁の上端面に支持されている。外周部７ａの下面７ｄには環状の溝７ｅ，７ｆが形成されており、これらの溝７ｅ，７ｆに収容されたＯリング２２，２３によって梁状スペーサ７とチャンバ本体４の接合部分の密閉性が確保されている。
【００４４】
図２、図４Ａ、及び図６に明瞭に示すように、外周部７ａの上面７ｇにも環状の溝７ｋが形成されており、この溝７ｋにＯリング（第１の弾性部材）２４が収容されている。Ｏリング２４は梁状スペーサ７の外周部７ａと誘電体板８の下面８ａとの間に介在している。換言すれば、梁状スペーサ７の外周部７ａはＯリング２４を介して間接的に誘電体板８と接触している。Ｏリング２４には、梁状スペーサ７と誘電体板８の接合部分での気密性を確保する機能もある。
【００４５】
梁状スペーサ７の６個の梁部７ｃは、幅がほぼ一定の長方形状であり、平面視（図２及び図４Ａ参照）において等角度間隔で中央部７ｂから放射状に延びている。梁部７ｃの一端は中央部７ｂと一体に連結されており、他端は外周部７ａに一体に連結されている。また、図４に示すように、６個の梁部７ｃは平面視でＩＣＰコイル９を構成する螺旋状の４本の帯状の導電体１１のうち平面視で誘電体板８の外周に対応する巻付密度が密の部分に対して直交する方向に延びている。
【００４６】
図４Ａに示すように、梁状スペーサ７の中央部７ｂには、上面７ｇに３個の凹部７ｈが設けられており、これらの凹部７ｈにそれぞれ弾性部材（第２の弾性部材）２５が収容されている。弾性部材２５は梁状スペーサ７の中央部７ｂと誘電体板８の下面８ａとの間に介在している。換言すれば、梁状スペーサ７の中央部７ｂは弾性部材２５を介して間接的に誘電体板８と接触している。
【００４７】
梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃで囲まれた領域は、基板サセプタ１４側から見て誘電体板８の下面８ａが露出している窓部２６を構成する。本実施形態では、梁状スペーサ７はそれぞれ扇形状である６個の窓部２６を備える。
【００４８】
前述のように、梁状スペーサ７は円環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える。そのため、誘電体板８の下面８ａのすべての部分、すなわち外周部分、中央部分、及び外周部分と中央部分の間の部分が梁状スペーサ７によって支持される。換言すれば、誘電体板８は梁状スペーサ７によってその全体が均一に支持される。チャンバ３を減圧するとチャンバ内の圧力（負圧）と大気圧との差圧が誘電体板８に作用するが、この差圧による負荷が作用する際にも誘電体板８の全体が梁状スペーサ７によって均一に支持される。一方、チャンバ３を減圧した際の差圧による負荷によって、特に誘電体板８の中央部分が下方（基板サセプタ１４側）に向けて撓みやすい。梁状スペーサ７は梁部７ｃで外周部７ａに連結された中央部７ｂを備え、この中央部７ｂが誘電体板８の中央部分を下面８ａ側から支持する。よって、誘電体板８の中央部分の撓みを効果的に防止ないしは抑制できる。
【００４９】
以上のように、梁状スペーサ７で誘電体板８の下面を均一に支持すること、及び撓みの生じやすい誘電体板８の中央部分を梁状スペーサ７の中央部７ｂで支持することにより、チャンバ３内を減圧した際の大気圧を支持するための機械的強度（チャンバ３内を減圧した際の誘電体板８の変形をも考慮している。）を確保しつつ、誘電体板８を薄型化できる。例えば、誘電体板の外周部分のみを支持するスペーサで直径３２０mmの誘電体板を支持する場合、機械的強度を確保するために誘電体板の厚みは２５mm以上に設定する必要がある。これに対して、本実施形態の梁状スペーサ７で直径３２０mmの誘電体板８を支持する場合、誘電体板８の厚みが１０mm程度あれば必要な機械的強度が得られる。誘電体板８を薄型化することにより、高周波パワーの投入損失を大幅に低減できるので、プラズマの高密度化を図ることができる。また、プラズマの高密度化によりＩＣＰコイル９に投入する高周波電力を低減できるので、誘電体板等の発熱に起因して処理枚数の増加に伴ってエッチングレート、エッチング形状等のプロセス特性が変動するのを防止できる。
【００５０】
前述のように、梁状スペーサ７の外周部７ａと誘電体板８の下面８ａの外周部分との間にはＯリング２４が介在している。従って、誘電体板８の下面８ａの外周部分が梁状スペーサ７の外周部７ａに直接接触することによる誘電体板８の損傷や破損を防止できる。同様に、梁状スペーサ７の中央部７ｂと誘電体板８の下面８ａの中央部分との間には弾性部材２５が介在しているので、誘電体板８の下面８ａが梁状スペーサ７の中央部７ｂと直接接触することによる誘電体板８の損傷や破損を防止できる。前述のように誘電体板８の中央部分は下方に向けて撓みやすいが、弾性部材２５を設けることにより、下方に撓んだ誘電体板８の中央部分が梁状スペーサ７の中央部７ｂに直接接触するのを確実に防止できる。
【００５１】
図５Ａから図５Ｃは梁状スペーサ７と誘電体板８との間に介在させるＯリングないしは弾性部材の代案を示す。図５Ａの例では、梁状スペーサ７の中央部７ｂに外周部７ａのＯリング２４と同心円状に小径のＯリング２７が配置している。図５Ｂでは、梁状スペーサ７の上面７ｇの全体に弾性部材２８が配置されている。詳細には、弾性部材２８は、梁状スペーサ７の外周部７ａに配置された環状の部分２８ａ、個々の梁部７ｃに配置された帯状の部分２８ｂ（第３の弾性部材）、及び帯状の部分２８ｂが中央部７ｂで連結されることで形成された部分２８ｃを備える。図５Ｃでは、梁状スペーサ７の上面７ｇには個々の窓部２６を取り囲むように溝が設けられており、この溝にＯリング７９が配置されている。
【００５２】
前述のように、梁状スペーサ７の梁部７ｃはＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の巻付密度が密の部分に対して直交する方向に延びている。そのため、高周波電源１３から高周波電力が投入された際にＩＣＰコイル９の導電体１１の周囲に発生する電磁界に対し、梁状スペーサ７が及ぼす電磁気的な影響を抑制できる。その結果、高周波パワーの投入損失をさらに低減できる。この投入損失の低減の効果を得るためには、梁部７ｃと導電体１１の巻付密度が密の部分とが正確に直交している必要は必ずしもなく、両者が実質的に直交していればよい。例えば、平面視で梁部７ｃと導電体１１とが９０°±１０°程度の角度で交差していれば、投入損失低減の効果が得られる。導電体１１が梁部７ｃに対して平面視で直交方向に加え、図４Ｂに示すように、梁状スペーサ７の梁部７ｃの本数（６本）とＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の本数（６本）が一致することが好ましい。これにより高周波電源１３からＩＣＰコイル９へ高周波電力が投入され際に発生する電磁界の対称性が向上するので、梁部７ｃの存在に起因する投入損失をさらに低減できる。
【００５３】
前述のように、誘電体板８は酸化イットリウムからなる。例えば、Ｓｉ基板を深く、かつ高速でエッチングする場合、ラジカルを増加させるためにチャンバ３内の圧力を上げる必要がある。この場合、プラズマの生成モードに容量結合性が増してくることで、誘電体板へのスパッタリングが増大するので、誘電体板が石英製であると誘電体板の摩耗が著しく、比較的短期間で誘電体板を交換する必要がある。これに対して、誘電体板８を酸化イットリウム製とすることで、特に容量結合性の増大する高圧条件においても誘電体板の摩耗を大幅に低減できる。具体的には、容量結合性の増大する高圧条件下では、酸化イットリウム製の誘電体板８の摩耗は石英製の誘電体板の摩耗の１／１００程度である。
【００５４】
代案としては、誘電体板８は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は石英からなるものでもよい。一般に酸化イットリウムは熱衝撃に対する耐性が低く、材料の内部の大きな温度勾配は割れの原因となる。これに対して、窒化アルミニウムは、プラズマの生成モードが容量結合性が支配的となる条件下での耐磨耗性では酸化イットリウムに及ばないが、熱衝撃に対する耐性は酸化イットリウムよりも高い。そのため、誘電体板８として窒化アルミニウムを採用した場合、誘電体板８内部の温度勾配に起因する割れを効果的に防止できる。また、石英はプラズマの生成モードが容量結合性が支配的となる条件下での耐磨耗性では、酸化イットリウムや窒化アルミニウムよりも大幅に劣るが、熱衝撃性に対する耐性は酸化イットリウムや窒化アルミニウムよりも高い。また、石英からなる誘電体板は、割れが生じた場合のプロセスへの影響は、酸化イットリウムや酸化アルミニウムよりも小さい。
【００５５】
次に、チャンバ３内にプロセスガスを導入するための構成について詳細に説明する。
【００５６】
図１、図２、及び図６を参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａには中央部７ｂと対向する内側側壁７ｍに、複数個（本実施形態では６個）のガス導入口（外周部ガス導入口）３１が形成されている。６個のガス導入口３１は平面視で等角度間隔に配置されており、それぞれ別個の窓部２６に開口している。また、個々のガス導入口３１は、プロセスガスが斜め下向き、すなわち窓部２６を通って基板サセプタ１４で保持された基板２の表面の中央付近に向けて噴出されるように、その向きと形状が設定されている。梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇにはＯリング２４よりも内側に環状のガス流路溝７ｉが形成されている。このガス流路溝７ｉの上部開口は誘電体板８の下面８ａで閉鎖されており、ガス流路溝７ｉ内に密閉された環状ガス流路３２が形成されている。図６を参照すると、個々のガス導入口３１は、この環状ガス流路３２と連通している。図１及び図２を参照すると、一端が環状ガス流路３２と連通し、他端がプロセスガス供給源１９と接続された導入流路３３が設けられている。従って、プロセスガス供給源１９から供給されるプロセスガスは、導入流路３３及び環状ガス流路３２を通ってガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。前述のようにガス導入口３１は梁状スペーサ７の外周部７ａに形成され、かつ斜め下向きにプロセスガスを噴出するので、ガス導入口３１から噴出されたプロセスガスは、基板サセプタ１４上に保持された基板２の外周部分から中央部分に向かう（図１０及び図１１参照）。
【００５７】
図１、図２、及び図７を参照すると、梁状スペーサ７の中央部７ｂには収容凹部７ｊが形成されており、この収容凹部内７ｊにはガス導入口（中央部ガス導入口）３４が形成された交換可能な導入口プレート（中央部導入口部材）３６Ａが収容されている。梁状スペーサ７の中央部７ｂには一端がガス分配室４１を介して個々の第２ガス導入口３４と連通する入口ガス流路３７が形成されている。ガス流路３８は、図２に最も明瞭に示すように梁状スペーサ７の外周部７ａの側壁外周面から６個の梁部７ｃのうちの１個（図２において「９時」の方向に延びる梁部７ｃ）の内部を通って中央部７ｂまで達している。このガス流路３８の外周部７ａ側の端部は閉鎖されているが、図２において符号Ａで示す部位でガス流路溝７ｉを貫通しており、環状ガス流路３２内のプロセスガスはこの部位からガス流路３８内に流入する。前述の入口ガス流路３７の他端はガス流路３８に連通している。
【００５８】
図７及び図８を参照すると、導入口プレート３６Ａは外周縁付近に厚み方向に貫通する貫通孔（本実施形態では４個）３６ａを備える。この貫通孔３６ａに貫通させたねじ３９を収容凹部７ｊの底壁に形成したねじ孔にねじ込むことにより、導入口プレート３６Ａが収容凹部７ｊ内に固定されている。また、導入口プレート３６Ａの上面３６ｂの中央部には凹部３６ｄが形成されている。この凹部３６ｄと収容凹部７ｊの底壁とにより入口ガス流路３７と連通するガス分配室４１が形成されている。ガス導入口３４は凹部３６ｄの底壁から鉛直方向に延び、導入口プレート３６Ａの下面３６ｅまで貫通している。図８に示す導入口プレート３６Ａでは、凹部３６ｄの中央に１個のガス導入口３４が配置され、この中央のガス導入口３４からそれぞれ５個のガス導入口３４からなる列が等角度間隔で放射状に４列設けられている。また、図８の導入プレート３６Ａでは、すべてのガス導入口３４の孔径を同一に設定している。さらに、導入口プレート３６Ａの上面３６ｂには凹部３６ｄを取り囲む環状溝３６ｆが形成されており、この環状溝３６ｆに収容されたＯリング４２によってガス分配室４１内の密閉性が確保されている。プロセスガス供給源１９から供給されるプロセスガスは、導入流路３３、環状ガス流路３２、ガス流路３８、入口ガス流路３７、及びガス分配室４１を経て導入口プレート３６Ａのガス導入口３４からチャンバ３内に噴射される。ガス導入口３４は梁状スペーサ７の中央部７ｂに取り付けた導入口プレート３６Ａに設けられ、かつ下向きにプロセスガスを噴出するので、第２ガス導入口３４から噴出されたプロセスガスは、基板サセプタ１４上に保持された基板２の中央部分に向かう（図１０及び図１１参照）。
【００５９】
図９Ａ及び図９Ｂは交換用の導入口プレート３６Ｂ，３６Ｃの例を示す。図９Ａの導入口プレート３６Ｂでは、ガス導入口３４の数及び配置は図８の導入口プレート３６Ａと同一であるが、ガス導入口３４の孔径を図８の導入口プレート３６Ａよりも大きく設定している。図９Ｂの導入口プレート３６Ｃでは、ガス導入口３４の孔径は図８の導入口プレート３６Ａと同一であるが、ガス導入口３４の数と配置が図８の導入口プレート３６Ｂと異なる。詳細には、凹部３６ｄの中央に１個のガス導入口３４が配置され、この中央のガス導入口３４からそれぞれ５個のガス導入口３４からなる列が放射状に８列設けられている。導入口プレートに設けるガス導入口３４の形状、寸法、配置、及び個数は、図８から図９Ｂに図示したものに限定されず、適宜設定可能である。
【００６０】
導入口プレート３６Ａ〜３６Ｃを交換することで、ガス導入口３４から噴出されるプロセスガス、すなわち基板２の中央部分の真上から鉛直方向下向に基板２の中央部分に向かうプロセスガスの流量を簡単に調整できる。従って、プロセス条件、基板２の寸法等に応じて導入口プレート３６Ａ〜３６Ｃを交換することにより、ガス導入口３１とガス導入口３４から噴出されるプロセスガスの流量の比率を調整し、それによって基板２周辺を含む基板２上の全領域でのガス流量を簡単に均一化できる。例えば、図１０に示すように、梁状スペーサ７の中央部７ｂに図８の導入口プレート３６Ａを取り付けると外周のガス導入口３１から噴出されるプロセスガスの流量に対して中央のガス導入口３４から噴出されるプロセスガスの流量が不足し、ガス導入口３１から噴出されたプロセスガスが基板２の中央部分で滞留する傾向が生じる場合がある。この場合、図１０において符号４３Ａで示すように基板２の中央部分のエッチングレートが周辺部分のエッチングレートよりも高くなり、均一なエッチング処理を行うことができない。これに対して、図１１に示すように、図９Ａの導入口プレート３６Ｂ（ガス導入口３４の孔径が図８の導入口プレート３６Ａよりも大きい）や、図９Ｂの導入口プレート３６Ｃ（ガス導入口３４の個数が図８の導入口プレート３６Ａよりも多い）を梁状スペーサ７の中央部７ｂに取り付ければ、第２ガス導入口３４から噴出されるプロセスガスの流量が増加する。この場合、外周のガス導入口３１から噴出されたプロセスガスは中央のガス導入口３４から噴出されたプロセスガスの流れに衝突し、基板２の中央部分に滞留することなく基板２の表面に沿って外周部分に向かって流れる。従って、図１１において符号４３Ｂで示すように基板２の中央部分と周辺部分でエッチングレートのばらつきが大幅に低減され、均一なエッチング処理となる。なお、後に詳述するように、梁状スペーサ７の外周部７ａに設けたガス導入口３１の形状、寸法、配置、個数等を変更することで、ガス導入口３１とガス導入口３４から噴出されるプロセスガスの流量の比率を変更し、それによってエッチング処理を均一化してもよい。
【００６１】
（第２実施形態）
図１２は本発明の第２実施形態を示す。図１２は梁状スペーサ７のみを図示しているが、第２実施形態のドライエッチング装置１の全体的な構造は第１実施形態（図１参照）と同一である。
【００６２】
梁状スペーサ７の外周部７ａには環状ガス流路３２とガス導入口３１が形成されており、環状ガス流路３２は導入流路３３を介してプロセスガス供給源１９と接続されている。また、図１２では図示していないが、梁状スペーサ７の中央部７ｂにはガス導入口３４を備える導入口プレート３６Ａ（図１及び図８参照）が取り付けられている。これらの点は、第１実施形態と同様である。
【００６３】
本実施形態では、梁状スペーサ７と誘電体板８を冷却する冷却機構５１が設けられている。この冷却機構５１は、梁状スペーサ７の外周部７ａと梁部７ｃに設けられた冷媒流路５２と、温調された冷媒を供給する冷媒循環装置５３を備える。冷媒流路５２の入口５２ａと出口５２ｂは冷媒循環装置５３に接続されており、冷媒循環装置５３から供給された冷媒が冷媒流路５２中を循環し、それによって梁状スペーサ７が冷却される。また、誘電体板８は梁状スペーサ７上に配置されているので、梁状スペーサ７が冷却されることにより誘電体板８も冷却される。この冷却機構５１で梁状スペーサ７と誘電体板８を冷却することにより、ＩＣＰコイル９（図１参照）に高周波電力を投入してプラズマを発生させた状態が長時間にわたっても、梁状スペーサ７及び誘電体板８の温度上昇に起因するプロセス特性の変動や堆積物の付着あるいは堆積物の剥離を確実に防止できる。
【００６４】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。
【００６５】
（第３実施形態）
図１３及び図１４は本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態のドライエッチング装置１の全体的な構造は第１実施形態（図１参照）と同一である。
【００６６】
本実施形態では誘電体板８は石英からなる。また、誘電体板８の下面８ａ側のうち梁状スペーサ７の窓部２６を介してチャンバ３の処理室内に露出する部位に、酸化イットリウムからなる極薄のカバー６１が取り付けられている。梁状スペーサ７は６個の窓部２６が設けられているので（図２を併せて参照）、カバー６１にはそれに対応してピース状の６個のカバー６１が取り付けられている。誘電体板８の下面８ａには窓部２６と対応する位置（６箇所）に凹部８ｂが形成されており、これらの凹部８ｂ内にそれぞれカバー６１が収容されている。個々のカバー６１の下面は誘電体８の下面８ａと面一である。また、個々のカバー６１の外周縁付近は梁状スペーサ７と誘電体板８の間に挟み込まれている。
【００６７】
酸化イットリウムからなるカバー６１を窓部２６に配置したことで、特に容量結合性の増大する高圧条件においても石英からなる誘電体板８の摩耗を大幅に低減できる。また、酸化イットリウムからなるカバー６１は、誘電体板８の下面８ａ側全体ではなく窓部２６から露出した部位にのみ設けられているので、個々のカバー２６の面積を小さく設定することができる。酸化イットリウム材は剛性が低いので、大面積で薄厚の酸化イットリウム材は強度が低い。しかし、個々のカバー２６は小面積のピース状であるので、十分な強度を確保しつつ薄厚化できる。具体的には、カバー２６の厚みは１mm〜５mm程度、詳細には２mm程度に設定できる。また、カバー２６は小面積で薄厚のためプラズマ処理中も均一な温度を維持されるので、温度勾配に起因する割れの発生を防止できる。さらに、誘電体板８自体を酸化イットリウム製とする場合や、誘電体板８の下面８ａ全体を酸化イットリウム材で覆う場合と比較すると、誘電体板８の窓部２６から露出した部位のみ、すなわちプラズマに曝されるので保護が必要な部分にのみ酸化イットリウム製のカバー６１を設けているので、酸化イットリウムの使用量及びコストを大幅に低減できる。
【００６８】
図１３の構成ではカバー６１の下面は誘電体板８の下面８ａと面一であるが、プラズマに曝されることに起因する誘電体板８の摩耗を低減できる限り、カバー６１の誘電体板８に対する取り付けないし配置の位置は、特に限定されない。例えば、図１５に示すように、梁状スペーサ７側に設けた凹部７ｎにカバー６１の外周縁の下面側を設置し、それによってカバー６１の上面と誘電体板８の下面８ａとを面一としてもよい。また、カバー６１の下面と上面の両方が誘電体板８の下面８ａと面一とはならないように、誘電体板８に対してカバー６１を取り付けてもよい。さらに、誘電体板８の下面８ａとの間に隙間が存在するようにカバー６１を配置してもよい。
【００６９】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。なお、第２実施形態の冷却機構５１（図１２参照）を第３実施形態に適用してもよい。冷却機構５１を設けることにより、カバー６１の温度をほぼ一定に維持できるので、温度勾配に起因するカバー６１の割れをより確実に防止できる。
【００７０】
第３実施形態において酸化イットリウムであるカバー６１（図１３から図１５参照）を単結晶サファイヤとしてもよい。単結晶サファイヤは酸化イットリウムよりも熱衝撃に強いため、より大きな温度勾配が与えられる環境においてもカバー６１の割れを確実に防止できる。単結晶サファイヤ製の場合も、カバー６１の誘電体板８に対する取り付けないし配置の位置が特に限定されない点は、第３実施形態と同様である。なお、単結晶サファイヤや酸化イットリウムに代えて、酸化アルミナを含むアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によりカバー６１を形成してもよい。
【００７１】
（第４実施形態）
図１６に示す本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７の外周部７ａに形成された環状ガス流路３２内に仕切りリング７１を備える。前述のように、環状ガス流路３２は外周部７ａの上面７ｇのＯリング２４よりも内側に形成した環状のガス流路溝７ｉにより形成されている。環状ガス流路３２は、底壁３２ａと、この底壁３２ａから鉛直方向上向きに延びる内周壁３２ｂと外周壁３２ｃを備える。内周壁３２ｂにはガス導入口３１の基端側が開口している。また、外周壁３２ｃにはプロセスガス供給源１９と接続された導入流路３３が開口している。さらに、環状ガス流路３２の上端側には、流路幅を拡げた収容部３２ｄが形成されている。この収容部３２ｄ内にはＯリング７３が収容されている。Ｏリング７３は誘電体板８の下面８ａに密接しており、それによって環状ガス流路３２内が密閉されている。
【００７２】
図１７を併せて参照すると、仕切りリング７１は、平坦な円環状の基部７１ａと、この基部７１ａから上向きに延びる仕切り壁７１ｂを備える。基部７１ａの径と幅は環状ガス流路３２ａとほぼ一致しており、基部７１ａは下面が底壁３２ａに載置され、内周縁と外周縁がそれぞれ内周壁３２ｂと外周壁３２ｃに当接した状態で環状ガス流路３２ａ内に収容されている。仕切り壁７１ｂは基部７１ａの幅方向のほぼ中央から鉛直方向上向きに突出している。仕切り壁７１ｂは、下端が基部７１ａに接続する一方、上端がＯリングの下側に密接している。
【００７３】
仕切りリング７１の仕切り壁７１ｂによって、環状ガス流路３２内は内周壁３２ａ側（ガス吐出口３１側）の吐出空間７２Ａと、外周壁３２ｃ側（プロセスガス供給源１９側）の供給空間７２Ｂとに仕切られている。詳細には、仕切り壁７１ｂよりも内側に環状の吐出空間７２Ａが形成され、仕切り壁７１ｂよりも外側に環状の供給空間７２Ｂが形成されている。仕切り壁７１ｂには、厚み方向に貫通する複数の連通孔７１ｃが間隔をあけて設けられている。これらの連通孔７１ｃのみを介して吐出空間７２Ａと供給空間７２Ｂが互いに連通している。
【００７４】
プロセスガス供給源１９から導入流路３３を介して環状ガス流路３２に供給されるプロセスガスは、まず供給空間７２Ｂ内に進入する。プロセスガスは供給空間７２Ｂ内で環状に拡散しつつ、複数の連通孔７１ｃを通って吐出空間７２内に進入する。プロセスガスは吐出空間７２Ｂ内でさらに拡散しつつ、ガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。このように予め環状の供給空間７２Ｂ内にプロセスガスを拡散させた後、ガス導入口３１側の吐出空間７２Ａに供給するので、１個又は複数個の特定のガス導入口３１から噴出されるガスの流量が残りのガス導入口３１と比較して大きくなることがない。換言すれば、仕切りリング７１の仕切り壁７１ｂの整流作用により、複数のガス導入口３１から噴出されるプロセスガスの流量が均一化される。
【００７５】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。
【００７６】
（第５実施形態）
図１８に示す本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７の外周部７ａに交換可能に取り付けられた複数個の導入口チップ（外周側導入口部材）７４を備え、個々の導入口チップ７４にガス導入口３１が１個設けられている。
【００７７】
梁状スペーサ７の外周部７ｂには、環状ガス流路３２の内周壁３２ｂから内側側壁７ｍに到る斜め下向きであって断面円形の取付孔７５が複数個設けられている。個々の取付孔７５に導入口チップ７４が着脱可能に装着されている。取付孔７５は環状ガス流路３２側から順に、環状ガス流路３２に連通する入口部７５ａ、雌ねじ部７５ｂ、及びチャンバ３内に開放した出口部７５ｃを備える。雌ねじ部７５ｂは入口部７５ａよりも大径であり、雌ねじ部７５ｂと入口部７５ａの接続部分の段差により座部７５ｄが形成されている。また、出口部７５ｃは雌ねじ部７５ｂよりも大径であり、出口部７５ｃと雌ねじ部７５ｂの接続部分の段差により座部７５ｅが形成されている。
【００７８】
図１９を併せて参照すると、導入口チップ７４は雄ねじ部７４ａと、この雄ねじ部７４ａの先端に一体に設けられた頭部７４ｂとを備える。頭部７４ｂは雄ねじ部７４ａよりも大径である。雄ねじ部７４ａの基端面には凹部７４ｃが形成されている。この凹部７４ｃの底壁から頭部７４ｂの先端面まで貫通するようにガス導入口３１が設けられている。ガス導入口３１は導入口チップ７４の中心軸に沿って延びている。導入口チップ７４の雄ねじ部７４ａは取付孔７５の雌ねじ部７５ｂにねじ込まれ、それによって導入口チップ７４は梁状スペーサ７の外周部７ａに対して固定される。導入チップ７４の頭部７４ｂは取付孔７５の出口部７５ｃに収容される。また、雄ねじ部７４ａの基端面が座部７５ｄ上に配置され、頭部５４の基端面が座部７５ｅ上に配置される。
【００７９】
環状ガス流路３２からチャンバ３の内部までは、取付孔７５の入口部７５ａ、導入口チップ７４の凹部７４ｃ、及びガス導入口３１からなる経路が形成されている。プロセスガスはこの経路を通ってガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。
【００８０】
ガス導入口３１の孔径や向きが異なる複数種類の導入口チップ７４を準備しておけば、導入口チップ７４を交換することでガス導入口３１の孔径や向きを変更することができる。プロセスガス供給源１９の供給圧が同じであれば、一般にガス導入口３１の孔径が大きいほど導入されるプロセスガスの流速は遅くなり、孔径が小さいほど流速は速くなる。従って、プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じて異なるガス導入口３１を備える導入口チップ７４に交換することで、簡易に基板８上のガス流量の均一化を図ることができる。
【００８１】
図２０及び図２１は導入口チップの代案を示す。この代案では、梁状スペース７の該外周部７ｂに環状ガス流路３２の内周壁３２ｂから内側側壁７ｍに到る水平方向に延びる断面円形の取付孔７６が複数個設けられている。取付孔７６は環状ガス流路３２側から順に、環状ガス流路３２に連通する入口部７６ａ、入口部７６ａよりも大径の中間部７６ｂ、及び中間部７６ｂよりも大径の出口部７６ｃを備える。入口部７６ａと中間部７６ｂの接続部分と中間部７６ｂと出口部７６ｃの接続部分には、それぞれ座部７６ｄ，７６ｅが形成されている。
【００８２】
導入口チップ７７は軸部７７ａと、軸部７７ａの先端に設けられた頭部７７ｂを備える。頭部７７ｂは軸部７７ａよりも大径である。軸部７７ｂの基端面には凹部７７ｃが形成されている。この凹部７７ｃの底壁から頭部７７ｂの先端面まで貫通するようにガス導入口３１が形成されている。図１９の導入口チップ７４とは異なり、ガス導入口３１は導入口チップ７７の中心軸に対して傾いて形成されている。導入口チップ７７の頭部７７ｂには２個の貫通孔７７ｄが設けられている。導入口チップ７７は取付孔７６に差し込まれ、軸部７７ａが中間部７６ｂに収容され、頭部７７ａが出口部７６ｃに収容される。また、軸部７７ａの基端下面が座部７６ｄ上に配置され、頭部７７ｂの基端面が座部７６ｅ上に配置される。
【００８３】
頭部７７ａの貫通孔７７ｄに貫通させたねじ２本の７８を梁状スペーサ７の外周部の７ａの内側側壁７ｍに形成したねじ孔にねじ込むことにより、梁状スペーサ７の外周部７ａに対して導入口チップ７７が固定されている。また、これらのねじ７８により導入口チップ７７のそれ自体の中心線まわりの回転角度位置、すなわちガス導入口３１の向きが固定される。環状ガス流路３２からチャンバ３の内部までは、取付孔７６の入口部７６ａ、導入口チップ７７の凹部７７ｃ、及びガス導入口３１からなる経路が形成されている。プロセスガスはこの流路を通ってガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。ガス導入口３１の孔径や向きが異なる複数種類の導入口チップ７７を準備しておけば、導入口チップ７７を交換することにより、プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じてガス導入口３１から噴出されるプロセスガスの向きや流量を簡単に調整し、基板８上のガス流量の均一化を図ることができる。
【００８４】
第５実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。
【００８５】
（第６実施形態）
図２２及び図２３に示す本発明の第６実施形態に係るドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７の外周部７ａと中央部７ｂにガス導入口３１，３４を備えるだけでなく、梁状スペーサ７の梁部７ｃにもガス導入口（梁部ガス導入口）８１を備えている。
【００８６】
図２３に最も明瞭に示すように、梁状スペーサ７には、一つの梁部７ｃの外周側の端部から直線状に延びて中央部７ｂを通過して対向する梁部７ｃの外周側の端部まで延びるガス流路８２が３本形成されている。これらのガス流路８２のうち図２３において「９時」の方向に延びるガス流路８２は、図２３において符号Ａ’で示す部位でガス流路溝７ｉ（環状ガス流路３２）を貫通している。また、３本のガス流路８２は梁状スペーサ７の中央部７ｂで互いに交差して連通している。
【００８７】
個々の梁状部７ｃの下面側には鉛直方向下向きのガス導入口８１が複数個設けられている。また、梁状スペーサ７の中央部７ｂの下面側にも鉛直方向下向きのガス導入口３４が複数個設けられている。これらのガス導入口３４，８１は基端（上端）側がガス流路８２に連通し、先端（下端側）がチャンバ３の内部に開放している。
【００８８】
プロセスガス供給源１９から供給されるプロセスガスは、導入流路３３及び環状ガス流路３２を通って梁状スペーサ７の外周部７ａのガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。また、プロセスガスは環状ガス流路３２からガス流路８２に流入し、梁状スペーサ７の梁部７ｂのガス導入口８１と中央部７ｂのガス導入口３４からもチャンバ３内に噴出される。本実施形態のドライエッチング装置１では梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃのすべてからプロセスガスを噴出させるので、より簡単に基板２の周辺を含む基板２上の全領域でのガス流量を均一化できる。
【００８９】
基板２の周辺は基板２上の他の領域と比較してプロセスガスのガス流量が不足し易い傾向がある。これに対し、本実施形態では、図２３及び図２４において一点鎖線８３で示す基板８の周辺に対応する領域付近において、梁部７ｂに設ける単位面積当たりのガス導入口８１の個数を他の領域よりも多く設定している。これにより、基板２の周辺における必要なプロセスガスのガス流量が確保されている。
【００９０】
第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。また、ガス導入口３１，３４，８１を第５実施形態で説明したような交換可能な導入口チップに設けてもよい。
【００９１】
（第７実施形態）
図２５に示す本発明の第７実施形態では、梁状スペーサ７は中央部７ｂと梁部７ｃのガス導入口３４，８１を備えるが、外周部７ａのガス導入口３１（例えば図１参照）は備えていない。
【００９２】
プロセス条件、基板８の寸法等の条件によっては、本実施形態のように梁状スペーサ７の中央部７ｂと梁部７ｃのみからチャンバ３内にプロセスガスを噴出して基板８上のガス流量の均一化を図ることもできる。第７実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。また、ガス導入口３４，８１を第５実施形態で説明したような交換可能な導入口チップに設けてもよい。
【００９３】
（第８実施形態）
図２６に示す本発明の第８実施形態では、梁状スペース７は外周部７ａのガス導入口３１を備えるが、中央部７ｂのガス導入口３４（例えば図１参照）と梁部７ｃのガス導入口８１（例えば図２２参照）は備えていない。
【００９４】
プロセス条件、基板８の寸法等の条件によっては、本実施形態のように梁状スペーサ７の外周部７ａのみからチャンバ３内にプロセスガスを噴出して基板８上のガス流量の均一化を図ることもできる。第８実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様である。また、ガス導入口３１を第５実施形態で説明したような交換可能な導入口チップに設けてもよい。
【００９５】
本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、梁状スペーサ７に設けられる３種類のガス導入口、すなわち中央部７ａのガス導入口３１、中央部７ｂのガス導入口３４、及び梁部７ｃのガス導入口８１毎にプロセスガス供給源１９を異ならせてもよい。また、ＩＣＰ型のドライエッチング処理装置を例に本発明を説明したが、プラズマＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】図１のII−II線での断面図。
【図３】ＩＣＰコイルを示す平面図。
【図４Ａ】梁状スペーサとＩＣＰコイルを示す模式的な平面図。
【図４Ｂ】ＩＣＰコイルの代案を示す模式的な平面図。
【図５Ａ】梁状スペーサの代案を示す模式的な平面図。
【図５Ｂ】梁状スペーサの他の代案を示す模式的な平面図。
【図５Ｃ】梁状スペーサのさらに他の代案を示す模式的な平面図。
【図６】図１の部分VIの部分拡大図。
【図７】図１の部分VIIの部分拡大図。
【図８】導入口プレートの斜視図。
【図９Ａ】交換用の導入口プレートの斜視図。
【図９Ｂ】他の交換用の導入口プレートの斜視図。
【図１０】ガス流量を説明するための図１の部分拡大図。
【図１１】導入口プレートを交換した場合のガス流量を説明するための図１の部分拡大図。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサの模式的な斜視図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置を示す部分拡大断面図。
【図１４】図１３の矢印XIVでの矢視図。
【図１５】カバーの代案を示す部分拡大断面図。
【図１６】本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す部分断面図。
【図１７】仕切部材を示す斜視図。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す部分断面図。
【図１９】導入口チップを示す斜視図。
【図２０】代案の導入口チップを備える梁状スペーサの部分断面図。
【図２１】代案の導入口チップを示す斜視図。
【図２２】本発明の第６実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２３】第６実施形態における梁状スペーサを示す平面図。
【図２４】第６実施形態における梁状スペーサを底面側から見た模式的な斜視図。
【図２５】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２６】本発明の第８実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【符号の説明】
【００９７】
１  ドライエッチング装置
２  基板
３  チャンバ
４  チャンバ本体
６  蓋体
７  梁状スペーサ
７ａ  外周部
７ｂ  中央部
７ｃ  梁部
７ｄ  下面
７ｅ，７ｆ  溝
７ｇ  上面
７ｈ  凹部
７ｉ  ガス流路溝
７ｊ  収容凹部
８  誘電体板
８ａ  下面
９  ＩＣＰコイル
１１  導電体
１２  マッチング回路
１３  高周波電源
１４  基板サセプタ
１６  高周波電源
１７  冷媒循環装置
１８  伝熱ガス循環装置
１９  プロセスガス供給源
２１  コントローラ
２２，２３  Ｏリング
２４，２７  Ｏリング
２５  弾性部材
２６  窓部
２８  弾性部材
３１  第１ガス導入口
３２  環状ガス流路
３２ａ  底壁
３２ｂ  内周壁
３２ｃ  外周壁
３３  導入流路
３４  第２ガス導入口
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ  導入口プレート
３６ａ  ねじ孔
３６ｂ  上面
３６ｄ  凹部
３６ｅ  下面
３７  入口ガス流路
３８  ガス流路
３９  ねじ
４１  ガス分配室
４２  Ｏリング
５１  冷却機構
５２  冷媒流路
５３  冷媒循環装置
６１  カバー
７１  仕切りリング
７１ａ  基部
７１ｂ  仕切り壁
７１ｃ  連通孔
７２Ａ  吐出空間
７２Ｂ  供給空間
７４  導入口チップ
７４ａ  雄ねじ部
７４ｂ  頭部
７４ｃ  凹部
７５  取付孔
７５ａ  入口部
７５ｂ  雌ねじ部
７５ｃ  出口部
７５ｄ，７５ｅ  座部
７６  取付孔
７６ａ  入口部
７６ｂ  中間部
７６ｃ  出口部
７６ｄ，７６ｅ  座部
７７  導入口チップ
７７ａ  軸部
７７ｂ  頭部
７７ｃ  凹部
７７ｄ  貫通孔
７８  ねじ
７９  弾性部材
８１  ガス導入口（梁部ガス導入口）
８２  ガス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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