(57)【要約】【課題】隔壁の製造を容易とするとともに、その耐久性を向上させることで、ランニングコストが低減されたドライエッチング装置を提供する。【解決手段】処理容器１６の開口２６は、全部又は一部が誘電体で構成された隔壁２２により塞がれている。隔壁は、複数の貫通孔３０を有する保護部材２４によりプラズマから保護されている。開口は、隔壁の周縁部の下面が開口の周囲の開口端面２０ｂと当接することで、隔壁により密閉される。隔壁と保護部材との間に、複数の貫通孔のそれぞれにプロセスガスを分配するガス分配空間３４が形成されている。開口端面の隔壁と当接する部分には、ガス分配空間と連通され、且つプロセスガス供給源に接続された溝４４が環状に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成し、前記処理空間と外部とを連通する開口が上部に設けられ、前記開口の近傍の内周壁から内側に向かって突出する突部を有する処理容器、
全部又は一部が誘電体で構成された前記開口を塞ぐ板状の隔壁、
前記誘電体を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに
前記開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が前記突部と係合することで、前記開口の内部で保持されるとともに前記隔壁を前記プラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置であって、
前記開口は、前記隔壁の周縁部の下面が前記開口の周囲の開口端面と当接することで、前記隔壁により密閉されるとともに、その内部の前記隔壁と前記保護部材との間にはガス分配空間が形成されており、
前記保護部材は、前記ガス分配空間のプロセスガスを前記処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有しており、
前記開口端面の前記隔壁と当接する部分に、前記ガス分配空間と連通され、且つプロセスガス供給源に接続された溝が環状に設けられている、ドライエッチング装置。
【請求項２】
前記溝が、前記開口を囲うように設けられており、前記溝と前記ガス分配空間とが、前記隔壁と前記開口端面との間に一様な分布で配置された隙間を通して連通されている、請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記一様な分布の隙間が、前記ガス分配空間の周囲に等間隔で配置された流路面積の等しい複数の連絡路から構成されている、請求項２記載のドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材をエッチングするドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ等の被処理材の表面をエッチングするための装置の１つに、プラズマを利用するドライエッチング装置がある。そのようなドライエッチング装置は、プラズマにより被処理材の表面をエッチングする処理空間を形成する処理容器を備えている。処理容器には開口が設けられており、その開口は、誘電体を含む隔壁で塞がれる。また、上記ドライエッチング装置は、高周波電源と接続された、高周波磁場を生成するコイルを隔壁の外に備える。処理空間には、例えばフッ素系のプロセスガスが導入される。高周波電源からコイルに電力が供給されると、コイルで発生した高周波磁場に捕捉された電子が、隔壁を通じて処理空間のプロセスガスに作用し、これによって、処理空間にプラズマが発生する。
【０００３】
このようなドライエッチング装置では、プラズマによって隔壁が次第に削られてしまう。隔壁が削られて薄くなると、やがて真空圧等の負荷に耐えられずに隔壁は損壊してしまう。そこで、隔壁が損壊する前に定期的に新しい隔壁に交換することも考えられる。
【０００４】
隔壁の材料としては、ある程度の厚みのある石英の板材等が使用される。そのような材料は比較的高価であるために、隔壁の交換が頻繁であると、ドライエッチング装置のランニングコストが上昇する。このため、従来、隔壁を保護するようにプラズマを遮蔽する保護部材を、隔壁に対して処理容器の内側に配置している。そして、隔壁の代わりに保護部材を交換することで、ドライエッチング装置のランニングコストを抑えるようにしている。
【０００５】
そのような隔壁ないしは保護部材には、プロセスガスを処理空間に放出するためのガス放出部が設けられる。隔壁等にガス放出部を設けることで、ガス放出部から処理空間に向かって放出されたプロセスガスを、隔壁を通過する高周波磁場により直ちにプラズマ化することができる。
【０００６】
このとき、外部から供給されるプロセスガスを隔壁等に設けられたガス放出部にまで導くための導入路として特別に配管を設けるとスペース効率が低下する。このため、隔壁の内部にガス流路を設けて、プロセスガスをガス放出部まで導くことが行われる（特許文献１参照）。これにより、部品点数も削減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１のドライエッチング装置では、ガス流路を隔壁の内部に設けるために、隔壁を、例えば２枚の石英板を貼り合わせた構造とするとともに、貼り合わせられる各石英板の対向面に溝を設けている。そのような隔壁は、構造が複雑となり、加工に高度な技術を要する。このため、加工に長時間を要する上、その加工の失敗により材料ロスが発生することもある。よって、隔壁がかなり高価なものとなっていた。
【０００９】
さらに、隔壁の材料である石英板等の表面に溝を設けることで、石英板等の強度が低下することがある。隔壁の耐久性が低下すると、隔壁の交換サイクルが短縮される。したがって、ドライエッチング装置のランニングコストはさらに増大する。
【００１０】
本発明は、隔壁の製造を容易とするとともに、その耐久性を向上させることで、ランニングコストが低減されたドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成し、前記処理空間と外部とを連通する開口が上部に設けられ、前記開口の近傍の内周壁から内側に向かって突出する突部を有する処理容器、
全部又は一部が誘電体で構成された前記開口を塞ぐ板状の隔壁、
前記誘電体を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに
前記開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が前記突部と係合することで、前記開口の内部で保持されるとともに前記隔壁を前記プラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置であって、
前記開口は、前記隔壁の周縁部の下面が前記開口の周囲の開口端面と当接することで、前記隔壁により密閉されるとともに、その内部の前記隔壁と前記保護部材との間にはガス分配空間が形成されており、
前記保護部材は、前記ガス分配空間のプロセスガスを前記処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有しており、
前記開口端面の前記隔壁と当接する部分に、前記ガス分配空間と連通され、且つプロセスガス供給源に接続された溝が環状に設けられている、ドライエッチング装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、隔壁内部の空間ではなく、隔壁と保護部材との間の空間が、処理空間に向かってプロセスガスを放出する複数の貫通孔にプロセスガスを導入するための導入路として利用される。これにより、隔壁の構造を簡素化することができる。その結果、隔壁を安価かつ耐久性の高いものにすることができるので、ドライエッチング装置のランニングコストを低減することができる。また、処理容器の開口端面に、プロセスガスを一時的に滞留させるための、ガス分配空間と連通された溝を設けることで、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化することが可能となる。よって、複数の貫通孔から放出されるプロセスガスの圧力を制御することが容易となる。その結果、均一なエッチング処理の実現が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置を正面から見たときの一部断面図である。
【図２】処理容器の開口の周囲の部分の上面図である。
【図３】隔壁及び保護部材を処理容器の開口に取り付けたときの図２のIII-III線による矢視断面図である。
【図４】処理容器の上端部を隔壁及び保護部材とともに回動させたときの図１と同様の一部断面図である。
【図５】図４の状態で、処理容器の上端部を図２とは反対側から見た、上端部の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成し、処理空間と外部とを連通する開口が上部に設けられ、開口の近傍の内周壁から内側に向かって突出する突部を有する処理容器、全部又は一部が誘電体で構成された、上記の開口を塞ぐ板状の隔壁、その誘電体を介して処理空間に導入され、プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに、上記の開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が上記の突部と係合することで、その開口の内部で保持されるとともに隔壁をプラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置に関する。
【００１５】
ここで、開口は、隔壁の周縁部の下面が開口の周囲の開口端面と当接することで、隔壁により密閉される。そして、開口の内部の隔壁と保護部材との間にはガス分配空間が形成されている。保護部材は、開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が上記の突部と係合することで、開口の内部で保持される。
【００１６】
そして、保護部材は、外部から供給されるプロセスガスを処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有している。隔壁と保護部材との間の隙間は、複数の貫通孔と連通されて、複数の貫通孔のそれぞれにプロセスガスを分配するガス分配空間となる。
【００１７】
処理容器の開口端面の隔壁と当接する部分には、ガス分配空間と連通された溝が環状に設けられている。その溝は、外部のプロセスガス供給源に接続されており、そのプロセスガス供給源から供給されるプロセスガスを一時的に滞留させるとともに、一時的に滞留させたプロセスガスをガス分配空間に供給する機能を有している。つまり、上記の溝は、ガス圧力を均一化させる機能を有している。
【００１８】
上記構成によれば、外部から供給されるプロセスガスは、処理容器の開口端面に設けられた溝に導入されて、圧力が均一化される。溝の中で圧力が均一化されたプロセスガスは、隔壁と保護部材との間のガス分配空間に導入された後、複数のガス放出部に分配されて、複数の貫通孔から処理空間に向かって放出される。
【００１９】
以上のように、隔壁と保護部材との間にガス分配空間を形成することで、外部から供給されるプロセスガスを貫通孔にまで導くための特別の配管を設けたり、隔壁の内部にプロセスガスの流路を形成したりする必要性がなくなる。よって、スペースの有効利用が図れるとともに、例えば複数の石英板等を貼り合わせて隔壁を形成する必要性がなくなる。これにより、隔壁の構造を簡素化することができる。その結果、隔壁を低コスト化することができるとともに、耐久性を向上させることができる。また、ドライエッチング装置のランニングコストを低減することができる。
【００２０】
さらに、上記の溝で圧力が均一化されたプロセスガスをガス分配空間に導入することで、複数の貫通孔から放出されるプロセスガスの放出圧を制御することも容易となる。その結果、均一なエッチング処理の実現が容易となる。
【００２１】
このとき、上記の溝は、処理容器の開口端面に設けられるために、ガス分配空間と近接配置することができる。よって、溝の中で均一化された圧力のままで、プロセスガスをガス分配空間に導くことが容易となる。そして、その溝は、ガス分配空間と離間して設けられるものであることから、熱膨張によるサイズの変動が不可避である保護部材と独立にガスを圧力均一化する空間を設けることが可能となる。このように、ガス圧力を均一化する空間である溝の形状を一定に保つことが容易となる結果、ガス分配空間から放出されるプロセスガスの圧力を制御することがさらに容易となる。
【００２２】
本発明の好ましい形態においては、上記の溝が、処理容器の開口を囲うように設けられており、その溝とガス分配空間とは、隔壁と開口端面との間に一様な分布で配置された隙間を通して連通されている。
【００２３】
溝を処理容器の開口を囲うように環状に設けることで、圧力が均一化されたプロセスガスを、ガス分配空間の周囲から、一様な圧力でガス分配空間の内部に導入することが可能となる。これにより、ガス分配空間の周縁部のプロセスガスの圧力を、ガス分配空間の全周に亘って均一化することが容易となる。
【００２４】
このとき、ガス分配空間の内圧は、複数の貫通孔からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間の周縁部から、その中心に向かって低下していく。ガス分配空間の周縁部のプロセスガスの圧力を均一化することで、上記のような内圧の傾斜を、ガス分配空間の中心から周縁部を臨む全ての方向で均一化することも容易となる。したがって、例えば円柱状である処理空間の内部のプラズマ密度を処理空間の周方向に均一化することが容易となる。その結果、被処理材の各部のエッチング処理の程度を均一化することが容易となる。
【００２５】
本発明の一形態においては、上記の一様な分布の隙間が、ガス分配空間の周囲に等間隔で配置される。隙間は、流路面積の等しい複数の連絡路として構成されることが好ましい。このように、上記の一様な分布の隙間を、互いに独立した複数の連絡路とすることで、ガス分配空間に供給されるプロセスガスの流量を調節することが容易となり、エッチングの均一性が向上する。
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を、前方から見た一部断面図により示す。図２に、開口が設けられた処理容器の上部を上面図により示す。図３に、図２のIII-III線による矢視断面図を拡大して示す。
【００２８】
図示例のドライエッチング装置１０は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材１２をエッチングするドライエッチング装置であり、被処理材１２をエッチングするための処理空間１４を形成する処理容器１６を備える。処理空間１４には、被処理材１２が配置されるとともに、電磁波によりプラズマ化されるプロセスガスが導入される。処理空間１４は、例えば中心軸が上下方向を向く円柱状または角柱状等の形状を有する。図示例の装置では、処理空間１４は、中心軸が上下方向を向く円柱状である。処理容器１６の内部には、被処理材１２が載置されるステージ１８が設けられる。エッチング時の処理空間１４は、真空圧で維持される。
【００２９】
通常の場合、ステージ１８に載置された被処理材１２は、処理空間１４の中心または重心付近に位置付けられる。また、プロセスガスは、例えばフッ素系のガスである。
【００３０】
処理容器１６の上端部（以下、容器上端部という）２０は、処理容器１６から取り外し可能に構成されている。容器上端部２０は平板状部材であり、その中央部には処理容器１６の内部に電磁波を導入するための開口２６が容器上端部２０の厚さ方向に貫通している。この開口２６は、処理容器１６の内部に電磁波を導入する機能を有している。また、この開口２６によって形成される空間は、後述する保護部材２４を保持するための中空部２０ａとなっている。
【００３１】
処理容器１６の側部１６ｂの適宜位置には、処理容器１６に被処理材１２を出し入れするための出し入れ口が設けられている。出し入れ口は図示を省略している。処理容器１６の底部１６ｃには、図示しない排気ポンプと接続されたガス排気口１６ｄが設けられる。処理容器１６の内部の空気及びプロセスガスは、上記排気ポンプによりガス排気口１６ｄから外部に排出される。
【００３２】
プロセスガスは、図示しないプロセスガス供給部により外部からドライエッチング装置１０に導入される。プロセスガスの導入量は、例えば制御弁を使用して調整される。上記排気ポンプによるガスの排出量、及び上記プロセスガスの導入量は、作業者の入力を受け付け、また所定のソフトウェアプログラムを実行する図示しないコントローラにより制御される。
【００３３】
処理容器１６の開口２６は、石英等の誘電体を材料とする隔壁２２により塞がれる。そして、隔壁２２よりも処理容器１６の内部側には、プラズマを遮蔽して隔壁２２を保護する保護部材２４が設けられる。隔壁２２及び保護部材２４はともに円形の板材であり、所定の隙間Ｄ（図３参照）を設けて同軸心に重ねて配置される。隔壁２２は保護部材２４よりも径が大きく、厚みも大きい。
【００３４】
隔壁２２は、容器上端部２０の上面における開口２６の周囲の部分（以下、開口端面２０ｂという）の上に載置されている。このとき、隔壁２２の周縁部の下面（以下、周縁部下面２２ａ）は、開口端面２０ｂと当接している。一方、保護部材２４は、開口２６の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部の下面が、後で説明する係合部４０（突部）と係合している。これにより、保護部材２４は、中空部２０ａの内部に保持されている。そして、保護部材２４と被処理材１２とは所定の距離だけ離間されている。
【００３５】
保護部材２４には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔３０が形成されている。それらの貫通孔３０の一端は処理空間１４に向かって開口しており、外部から供給されるプロセスガスは、それらの開口から処理空間１４に向かって放出される。複数の貫通孔３０の他端は、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄに向かって開口している。このように、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄは、複数の貫通孔３０と連通されて、外部から供給されるプロセスガスを各貫通孔３０に分配するガス分配空間３４を形成している。複数の貫通孔３０は、ガス分配空間３４の中心から放射状に等間隔で並べて設けたり、ガス分配空間３４の全面に一様な分布で設けたり、複数の同心円を描くように並べて設けたりすることができる。
【００３６】
容器上端部２０の上面には所定数のリテーナ３８が取り付け可能となっており、隔壁２２は、周縁部下面２２ａが開口端面２０ｂと当接した状態で、複数のリテーナ３８により容器上端部２０に固定される。
【００３７】
容器上端部２０の開口端面２０ｂには、開口２６を囲うように、ガス分配空間３４と連通された溝４４が環状に形成されている。この溝４４が、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化する機能する。溝４４は、開口２６から少なくとも距離Ｌ（図２参照）だけ離間して設けられている。
【００３８】
溝４４は、容器上端部２０の内部に形成された導入路４５を介して外部のプロセスガス供給源（図示省略）に接続されており、この導入路４５を通じて溝４４にプロセスガスが導入される。図示例では、導入路４５は１つであるが、これに限られず、複数の導入路４５を通して溝４４にプロセスガスを導入することができる。また、図示例では、導入路４５は溝４４の底部に開口しているが、これに限られず、溝４４の側部に開口させることもできる。
【００３９】
さらに、開口端面２０ｂで溝４４の外側には、溝４４を囲うように窪みが環状に形成されている。その窪みにはＯリング３６Ａ（第１Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ａが隔壁２２の周縁部下面２２ａと当接することで、溝４４よりも外側で、周縁部下面２２ａと開口端面２０ｂとの隙間がシールされている。その結果、開口２６は、隔壁２２により密閉される。
【００４０】
中空部２０ａ（開口２６）の内径は、保護部材２４の外径よりも若干大きく、かつ、容器上端部２０の厚みは、保護部材２４の厚みよりも大きくされている。それにより、保護部材２４の全体を、中空部２０ａの内部に収容することが可能となる。
【００４１】
処理容器１６の側部１６ｂの上端面（以下、側部上端面という）１６ｆは、容器上端部２０の下面と密接するような平面に形成されている。側部上端面１６ｆにも、窪みが環状に形成されており、その窪みにＯリング３６Ｂ（第２Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｂが容器上端部２０の下面と当接することで、容器上端部２０の下面と側部上端面１６ｆとの隙間がシールされている。
【００４２】
中空部２０ａの他端開口（容器上端部２０の下面における中空部の開口）には、環状で平板状の係合部材４０が取り付けられている。中空部２０ａの他端開口の周囲には、係合部材４０の厚みと等しい段差が環状に設けられている。その段差が設けられた部分は、円柱状である中空部２０ａと同軸心であり、係合部材４０が過不足なく嵌り込むような、円環状の凹部を形成している。
【００４３】
係合部材４０は、容器上端部２０に所定数のネジ４２により留められている。係合部材４０の内周側の部分は、保護部材２４の周縁部の下面と全周に亘って当接するように、中空部２０ａの他端開口の周縁から中央側に突き出している。一方、上述したとおり、中空部２０ａの一端開口（容器上端部２０の上面における中空部の開口）は隔壁２２の下面により塞がれているので、保護部材２４は、係合部材４０と隔壁２２との間に挟まれることで、中空部２０ａの内部で保持される。
【００４４】
係合部材４０の上面の保護部材２４と当接する部分には、窪みが環状に設けられており、その窪みにはＯリング３６Ｃ（第３Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｃが保護部材２４の周縁部の下面と当接することで、保護部材２４と係合部材４０との隙間がシールされている。
【００４５】
さらに、処理容器１６の側部１６ｂの開口１６ｇの径は、係合部材４０の外径よりも小さくなっている。その結果、係合部材４０の下面は、外周側から所定幅の部分が側部上端面１６ｆと重なっている。そして、ネジ４２が係合部材４０を容器上端部２０に留める位置は、ネジ４２の頭部が側部上端面１６ｆと重なる位置に設定されている。その結果、処理容器１６に容器上端部２０が取り付けられた状態では、ネジ４２の頭部は、処理空間１４に露出しておらず、側部上端面１６ｆにより覆われた状態となっている。これにより、ネジ４２の頭部にプラズマが作用することで生じる異物が処理空間１４に混入するのを防止することができる。
【００４６】
次に、溝４４についてさらに説明する。溝４４は、プロセスガスを一時的に滞留させるものであり、これにより、溝４４の内部でプロセスガスの圧力が均一化される。溝４４とガス分配空間３４とは、上述したとおり、少なくとも距離Ｌだけ隔てられており、溝４４とガス分配空間３４との間の部分には、流路面積が互いに等しい所定数（図示例では４つ）の連絡路４６が等間隔で形成されている。これらの連絡路４６により、溝４４とガス分配空間３４とが連通されている。したがって、溝４４、ガス分配空間３４及び連絡路４６は、全て、隔壁２２の１つの面（下面）に接している。
【００４７】
このように、ガス分配空間３４に、その周囲の一様な分布の隙間である複数の連絡路４６を介して、プロセスガスを溝４４から供給することで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力を均一にすることができる。その結果、貫通孔３０からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間３４の周縁部から中央部に向かって減少する内圧の傾斜を、ガス分配空間３４の中心から周縁部を臨むほぼ全ての方向で一様なものにすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を均一化することが容易となる。
【００４８】
より詳しく説明すると、上記内圧の傾斜により、プロセスガスから生成されるプラズマの密度は、保護部材２４の近傍では、処理空間１４の中央部で小さく、周縁部で大きくなる。しかしながら、保護部材２４と被処理材１２との間にはある程度の距離があるために、プラズマが被処理材１２に到達するまでに、後述のコイル４８の形状による効果で、プラズマが、処理空間１４の周縁部から中央部に回り込む。これにより、プラズマが被処理材１２に到達する時点では、プラズマの密度は、処理空間１４の周縁部から中央部まで均一化される。
【００４９】
これに対して、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力に差異があると、保護部材２４の近傍における処理空間１４の周縁部のプラズマの密度にも差異が生じる。そのような密度分布の周方向における不均一さは、周方向の長さが径方向の長さの最大で６倍以上である（円周＝半径×２×πだからである）ことから、プラズマが被処理材１２に到達する時点までに解消されることなく維持されてしまうことが多い。そのような場合には、エッチング処理の程度が処理空間１４の周方向において不均一なものとなる。
【００５０】
図示例のドライエッチング装置１０では、ガス分配空間３４の周囲に配した環状の溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入する構成を採用したことで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの内圧を均一にすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を処理空間１４の径方向及び周方向の両方で容易に均一化することができる。よって、被処理材１２の全ての部分でエッチング処理の程度を均一にすることができる。なお、図示例では、ガス分配空間３４の周囲に複数の連絡路４６を設けているが、これに限られず、ガス分配空間３４の周囲に全周に亘る隙間を均一に設けて、溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入することもできる。
【００５１】
さらに、容器上端部２０には、コイル４８が、コイル支持部５０により固定されている。コイル４８は、図示しない高周波電源と接続されており、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場を生成するＩＣＰ（誘導結合プラズマ）生成ユニットを構成している。コイル４８により生成された高周波磁場は、開口２６を通して処理容器１６の内部に形成される。さらに、隔壁２２、コイル４８、及びコイル支持部５０を全て覆うように、カバー５１が容器上端部２０の上面に取り付けられている。
【００５２】
コイル４８は、細長い帯状の金属板を螺旋状に形成したものであり、その軸心が隔壁２２及び保護部材２４の中心軸と一致するように、コイル支持部５０によって支持されている。コイル４８は、図示例のような一重の螺旋状とすることもできるし、フェルマーの螺旋のような二重の螺旋状とすることもできる。
【００５３】
ステージ１８には、内部電極５２が内蔵されており、この内部電極５２も図示しない高周波電源と接続されている。内部電極５２に高周波電力を投入することにより、処理空間１４にて発生したプラズマをステージ１８側へ引き付けるバイアスを付与することができる。なお、ステージ１８と内部電極５２とを別体とする必要性はなく、ステージ１８を内部電極と兼用することもできる。
【００５４】
さらに、容器上端部２０は、電動機２８ａを含む回動機構２８により回動されることで、処理容器１６から取り外される。回動機構２８は、電動機２８ａの出力回転軸２８ｂに取り付けられたアーム２８ｃが、容器上端部２０の一端部に連結されている。アーム２８ｃが、電動機２８ａの回転出力により例えば９０°以上の所定の角度範囲で回動されることで、容器上端部２０の処理容器１６に対する取り付け及び取り外しが行われる。
【００５５】
図４に、容器上端部２０が処理容器１６から取り外された状態を示す。図５に、図４の状態で容器上端部２０を下面側から見た様子を示す。図５に示すように、容器上端部２０が処理容器１６から取り外された状態では、ネジ４２の頭部が覆われることなく、係合部材４０の表面に露出している。よって、ネジ４２を、ドライバ等を使用して取り外すことにより、係合部材４０を容器上端部２０から容易に取り外すことができる。係合部材４０を容器上端部２０から取り外すと、保護部材２４を容器上端部２０の中空部２０ａの下面開口から取り出すことができる。したがって、保護部材２４を容易に交換することができる。このとき、保護部材２４を中空部２０ａから取り出しやすいように、保護部材２４の外周部に、指等を差し入れることができる切欠を設けるのが好ましい。
【００５６】
以下、これまでに説明した構成のドライエッチング装置１０の動作を説明する。
【００５７】
保護部材２４を交換する際には、容器上端部２０を処理容器１６から取り外した状態（図４の状態）にして、作業者が、全てのネジ４２を取り外す。そして、係合部材４０を容器上端部２０から取り外した後、使用後の保護部材２４を中空部２０ａの他端開口から取り出す。その後、未使用の保護部材２４（エッチングを開始する前の保護部材２４）を中空部２０ａの内部に挿入し、係合部材４０を容器上端部２０に取り付け、ネジ４２で係合部材４０を容器上端部２０に固定する。その後、回動機構２８により容器上端部２０を回動させて、容器上端部２０を処理容器１６に取り付ける。
【００５８】
次に、作業者が上述した被処理材出し入れ口を通してステージ１８に未処理の被処理材１２をセットする。その後、処理空間１４が適切な真空圧となるようにコントローラにより制御しながら、処理空間１４にプロセスガスを導入する。
【００５９】
高周波電源からコイル４８に高周波電力を投入するとともに、別の高周波電源からステージ１８の内部電極５２に高周波電力を投入する。コイル４８に電力が投入されると、コイル４８が高周波磁場を生成する。生成された高周波磁場は隔壁２２の誘電体を伝播し、処理空間１４に形成される。高周波磁場に補足された電子の作用によりプロセスガスがイオン化され、隔壁２２の近傍にトロイダル状又はドーナツ状のプラズマが発生する。ステージ１８の内部電極５２への高周波電力の投入により、プラズマが被処理材１２へ向けて引き付けられるように下方へ拡散する。隔壁２２から被処理材１２までは所定の距離だけ離間しているため、この拡散過程でプラズマの密度が均一化される。均一化したプラズマが被処理材１２に到達することによって、被処理材１２のエッチング処理が開始される。
【００６０】
被処理材１２のエッチング処理が終了すると、作業者は、被処理材出し入れ口を通して処理済みの被処理材１２を処理空間１４から取り出し、続けて、未処理の被処理材１２をステージ１８にセットする。セットされた被処理材１２にエッチング処理を行う。エッチング処理が終了すると、作業者は、処理済みの被処理材１２を取り出し、以降、同様に未処理の被処理材１２のセット、エッチング処理、及び処理済みの被処理材１２の取り出しを繰り返す。
【００６１】
このように被処理材１２のエッチング処理を繰り返す間に、保護部材２４は次第に削られる。保護部材２４が最低限厚さになると保護部材２４を交換する必要があるため、作業者は、保護部材２４の厚さを定期的に計測等することによって、保護部材２４の交換時期を判断する。保護部材２４が最低限厚さになるまで削られたかどうかは、保護部材２４のプラズマにより削られ易い部分の上面に最低限厚さと同じ深さの孔を設け、その孔の底が抜けたときに、最低限厚さまで保護部材２４が削られたと判断することができる。
【００６２】
実施形態では、隔壁２２及び保護部材２４はいずれも誘電体を材料とする平板であるとしたが、これに限定されない。隔壁２２及び保護部材２４は、例えば湾曲した形状であってもよい。これによって、種々の高周波磁場生成部に適した形状の隔壁及び保護部材を適用することができる。
【００６３】
また、実施形態ではコイル４８は一重または二重の螺旋構造であるとしたが、コイル４８に代えて、プラズマを利用するドライエッチング装置として通常使用されるコイル及びアンテナ等の任意のものが適用されてよい。
【００６４】
処理容器１６の上部以外に開口２６が設けられる場合であっても、またコイル４８以外の高周波磁場生成部が適用される場合であっても、本実施形態又は変形例に係る隔壁を適用することができる
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、プラズマを利用して、シリコン等を材料とする基板をエッチングするドライエッチング装置に適用することができる。本発明は、プロセスガスとしてフッ素系のガスを利用するものに好適であり、また、深掘り加工等のために高電力を利用するドライエッチング装置に好適である。
【符号の説明】
【００６６】
１２  被処理材
１４  処理空間
１６  処理容器
２０  上端部
２２  隔壁
２４  保護部材
２６  開口
３０  貫通孔
３４  ガス分配空間
４４  溝
４８  コイル
５２  内部電極
【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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