(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容する処理容器内に設けられた電極に、高周波電源から高周波電力を給電するために用いられ、且つ、内部に冷媒の流路を有する高周波給電棒であって、上記冷媒による吸熱面積を拡張する吸熱面積拡張手段を上記流路内に備え、且つ、上記吸熱面積拡張手段は、上記流路内に突出する複数の突起によって構成されていることを特徴とする高周波給電棒。
【請求項２】
上記吸熱面積拡張手段は、複数の流路によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波給電棒。
【請求項３】
上記突起は、上記流路の内壁から径方向に棒状に突出して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波給電棒。
【請求項４】
上記突起は、上記流路の内壁から径方向にフィン状に突出して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波給電棒。
【請求項５】
被処理体を収容する処理容器と、上記処理容器内に設けられた電極と、上記処理容器の外側に設けられた高周波電源と、上記電極と上記高周波電源の間に設けられ且つ上記高周波電源からの高周波電力を上記電極に給電するための高周波給電棒と、を備え、上記被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、上記高周波給電棒は、内部に形成された冷媒の流路と、上記流路内で上記冷媒による吸熱面積を拡張する吸熱面積拡張手段と、を備え、且つ、上記吸熱面積拡張手段は、上記流路内に突出する複数の突起によって構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
上記吸熱面積拡張手段は、複数の流路によって形成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】
上記突起は、上記流路の内壁から径方向に棒状に突出して形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
上記突起は、上記流路の内壁から径方向にフィン状に突出して形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば被処理体にプラズマ処理を施す際に電極に対して高周波電力を給電するために好適に用いられる高周波給電棒及びプラズマ処理装置に関し、更に詳しくは、冷却効率を高めることができる高周波給電棒及びプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被処理体に対して例えばエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理を施す際にプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては、例えば容量結合タイプと誘導結合タイプ等種々のタイプのものがある。
【０００３】
容量結合タイプのプラズマ処理装置としては例えば平行平板型のものが広く用いられている。平行平板型プラズマ処理装置は、処理容器内に配設され且つウエハ等の被処理体の載置台を兼ねる下部電極と、この下部電極の上方に隙間を介して配設された上部電極とを備え、高真空下で上下いずれかの電極または両電極に整合器を介して高周波電力を印加し、処理容器内のプロセスガスからプラズマ発生させ、被処理体に対してエッチング等のプラズマ処理を施す。
【０００４】
電極に対して高周波電力を給電する場合には例えば図３に示す高周波給電棒１が用いられている。この高周波給電棒１は例えば導電性材料によって中空状のパイプとして形成されている。この高周波給電棒１の外側には隙間を介してシールドパイプ２が配置され、シールドパイプ２によって高周波給電棒１を外部から遮蔽している。高周波給電棒１を介して電極に高周波電力を印加すると、給電棒１は高周波抵抗によって例えば１８０℃位まで昇温する。このため、図３に示すように、高周波給電棒１内の中空部を流路１Ａとして冷媒（例えば、空気）を流し、高周波給電棒１を内側から冷却し、その過熱を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウエハ等の被処理体の大型化に伴って高周波電力のパワーが大きくなると、高周波抵抗も大きくなって高周波給電棒１の温度上昇が著しくなるため、従来の高周波給電棒１では冷却効率が悪く、空気による冷却が追いつかないため高周波給電棒１が過熱状態になる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、冷却効率を高めて過熱状態を防止することができる高周波給電棒及びプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の高周波給電棒は、被処理体を収容する処理容器内に設けられた電極に、高周波電源から高周波電力を給電するために用いられ、且つ、内部に冷媒の流路を有する高周波給電棒であって、上記冷媒による吸熱面積を拡張する吸熱面積拡張手段を上記流路内に備え、且つ、上記吸熱面積拡張手段は、上記流路内に突出する複数の突起によって構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の高周波給電棒は、請求項１に記載の発明において、上記吸熱面積拡張手段は、複数の流路によって形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の高周波給電棒は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記突起は、上記流路の内壁から径方向に棒状に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の高周波給電棒は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記突起は、径方向にフィン状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、上記処理容器内に設けられた電極と、上記処理容器の外側に設けられた高周波電源と、上記電極と上記高周波電源の間に設けられ且つ上記高周波電源からの高周波電力を上記電極に給電するための高周波給電棒と、を備え、上記被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、上記高周波給電棒は、内部に形成された冷媒の流路と、上記流路内で上記冷媒による吸熱面積を拡張する吸熱面積拡張手段と、を備え、且つ、上記吸熱面積拡張手段は、上記流路内に突出する複数の突起によって構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項６に記載のプラズマ処理装置は、請求項５に記載の発明において、上記吸熱面積拡張手段は、複数の流路によって形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７に記載のプラズマ処理装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記突起は、上記流路の内壁から径方向に棒状に突出して形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項８に記載のプラズマ処理装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記突起は、上記流路の内壁から径方向にフィン状に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本発明の高周波給電棒は例えば図１に示すプラズマ処理装置に適用することができる。このプラズマ処理装置１０は、図１に示すように、所望の高真空度を保持することができる、表面がアルマイト加工され且つ電気的に接地された処理容器１１と、この処理容器１１内の底面中央に配設され且つ被処理体（例えば、ウエハ）Ｗを載置する載置台を兼ねる下部電極１２と、この下部電極１２と隙間を介して配設され且つ中空状に形成された上部電極１３とを備え、平行平板型のプラズマ処理装置として構成されている。
【００１３】
下部電極１２には例えば８００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの第１高周波電源１４が整合器１４Ａを介して接続され、上部電極１３には下部電極１２よりも周波数の高い、例えば６０ＭＨｚの第２高周波電源１５が整合器１５Ａを介して接続されている。第１、第２高周波電源１４、１５はいずれも接地されている。また、上部電極１３にはプロセスガスを供給するガス供給管１６が接続されている。上部電極１３の下面には多数の孔１３Ａが形成され、これらの孔１３Ａを介して処理容器１１内全体にプロセスガスを均等に供給する。処理容器１１の下部にはガス排気管１７を介して排気装置（図示せず）が接続され、この排気装置を介して処理容器１１内を真空排気して所望の真空度を維持する。尚、第１高周波電源を省略する場合には上部電極をグランドに接地する。
【００１４】
下部電極１２内には冷媒流路１２Ａが形成され、この冷媒流路１２Ａには冷媒を供給する冷媒流入管１２Ｂ及び冷媒を排出する冷媒排出管１２Ｃが接続されている。そして、冷媒が冷媒流路１２Ａを流通して下部電極１２を所定温度まで冷却する。下部電極１２上には絶縁性材料によって形成された静電チャック１８が配置され、この静電チャック１８内に介装された電極板１８Ａに直流電源１８Ｂが接続されている。直流電源１８Ｂから電極板１８Ａに高電圧を印加して静電チャック１８表面に静電気を発生させてウエハＷを静電吸着するようになっている。更に、下部電極１２及び静電チャック１８にはＨｅガス等の熱伝導性ガスが流通するガス流路１９が形成され、このガス流路は静電チャック１８表面の複数箇所で開口している。そして、ガス流路１９からウエハＷと静電チャック１８間の細隙にＨｅガスを供給し、高真空下でのウエハＷと静電チャック１８間の熱伝導性を高めてウエハＷを効率良く冷却するようにしてある。
【００１５】
而して、下部電極１２と整合器１４Ａは本実施形態の高周波給電棒２０を介して接続され、この高周波給電棒２０を介して第１高周波電源１４からの高周波電力を下部電極１２に給電する。また、上部電極１３と整合器１５Ａ間にも高周波給電棒２１が接続され、この高周波給電棒２１を介して第２高周波電源１５からの高周波電力を上部電極１３に給電する。これらの高周波給電棒２０、２１は、例えば図２に示すように、シールドパイプ２３、２４によって外部から遮蔽されている。このシールドパイプ２３、２４は高周波給電棒２０、２１を外部から遮蔽すると共にグランド電位を取る働きをしている。
【００１６】
本実施形態の高周波給電棒２０、２１は、図２に示すように、内部に冷媒（例えば、空気）Ａの流れる流路２０Ａ、２１Ａを有する導電性棒によって形成され、しかも高周波給電棒２０、２１は、いずれも空気Ａによる吸熱面積を拡張する面積拡張手段を有している。本実施形態における面積拡張手段は、いずれも流路２０Ａ、２１Ａ内で内壁から径方向に突出する複数のフィン状の突起２０Ｂ、２１Ｂとして軸方向に形成されている。以下では複数のフィン状の突起２０Ｂ、２１Ｂを纏めてフィン状突起２０Ｂ、２１Ｂと称する。このフィン状突起２０Ｂ、２１Ｂは、流路２０Ａ、２１Ａ内を流れる空気と接触する面積（吸熱面積）が従来の流路と比較して格段に大きいため、高周波給電棒２０、２１を内側から効率良く冷却することができ、ひいては高周波給電棒２０、２１の過熱を防止することができる。高周波電流は周波数が高くなるほど表皮効果が顕著になって高周波電流の殆どが高周波給電棒２０、２１の表面を流れるため、本実施形態では高周波給電棒２０、２１の外表面を円形状のままにし、フィン状突起２０Ａ、２１Ａを流路２０Ａ、２０Ａ内に突出させている。
【００１７】
高周波給電棒２０、２１を作製する場合には、例えば厚板を切削加工することによって平板上にフィン状突起２０Ｂ、２１Ｂを設けた後、平板を丸めて中空棒を形成し、更に両端を溶接等によって接合することによって高周波給電棒２０、２１を作製することができる。
【００１８】
次に、上記プラズマ処理装置１０の動作について説明する。例えば、高真空下でウエハＷを処理容器１１内の下部電極１２上に載置すると、高真空下であっても静電チャック１８によってウエハＷを静電吸着してウエハＷを静電チャック１８上に固定する。一方、ガス供給管１６から処理容器１１内にプロセスガスを供給すると共にガス排気管１７から処理容器１１内を排気し、処理容器１１内を所定の真空度に維持する。この状態で第１、第２高周波電源１４、１５から整合器１４Ａ、１５Ａを介して高周波電力を上下の両電極１２、１３に印加し、上下両電極１２、１３間でプラズマを発生させると、このプラズマでウエハＷをプラズマ処理する。このプラズマ処理によってウエハＷの温度が上昇しても、下部電極１２内の冷媒流路１２Ａを流れる冷媒によってウエハＷの温度上昇を抑制し、ウエハＷを所定の温度に維持することができる。この際、静電チャック１８とウエハＷ間の細隙にはＨｅガス等の熱伝導性ガスを供給しているため、高真空下であってもウエハＷを効率良く冷却することができる。
【００１９】
一方、第１、第２高周波電源１４、１５から上下の両電極１２、１３に高周波電力を印加すると、それぞれの高周波電流が高周波給電棒２０、２１ぞれぞれの表面に沿って流れる。この際、各高周波給電棒２０、２１は高周波抵抗によって昇温するが、それぞれの流路２０Ａ、２１Ａには冷却用の空気が流れているため、各高周波給電棒２０、２１の昇温を抑制する。この際、各高周波給電棒２０、２１の流路２０Ａ、２１Ａ内にはフィン状突起２０Ａ、２１Ａが突出して形成されているため、空気による吸熱面積が大きく、今後高周波電力のパワーが大きくなっても高周波給電棒２０、２１を効率良く冷却することができ、それぞれの過熱を防止することができる。
【００２０】
以上説明したように本実施形態によれば、高周波電極棒２０、２１内の流路２０Ａ、２１Ａ内に突出するフィン状突起２０Ａ、２１Ａを設けたため、空気による吸熱面積を大きく取ることができ、空気による冷却効率が格段に向上し、高周波電極棒２０、２１の過熱を防止することができる。特に、ウエハＷが大口径化、高密度化して高周波電力のパワーが大きくなっても高周波給電棒２０、２１の過熱を防止することができ、プラズマ処理を円滑に実施することができる。
【００２１】
尚、上記実施形態では本発明の面積拡張手段としてフィン状突起２０Ｂ、２１Ｂを設けた場合について説明したが、流路２０Ａ、２１Ａ内に突出する突起であれば、フィン状突起２０Ｂ、２１Ｂに制限されるものではない。例えば、棒（または針）状の突起やプリーツ状の突起が流路の全周面に渡って突出したものでも良い。また、複数の流路を蓮根の孔状に配列して形成したものであっても良い。また、複数の流路に突起を設けても良い。更に、高周波給電棒とシールドパイプの間に空気等の冷媒を流しても良い。また、冷媒も空気に限らず、必要に応じて適宜の冷媒を選択することができる。また、被処理体もウエハに制限されるものではない。本発明の高周波給電棒は平行平板型のプラズマ処理装置に限らず、高周波電力を用いる全てのプラズマ処理装置について適用することができる。また、一般的な高周波電力の給電棒についても適用することができる。要は、高周波給電棒の内部において冷媒による吸熱面積を拡張する手段であれば、特に制限されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理体が大型化してプラズマ処理時に被処理体に印加する高周波電力が大きくなっても、冷却効率を高めて過熱状態を防止することができる高周波給電棒及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波給電棒を適用したプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す高周波給電棒を示す断面図である。
【図３】従来の高周波給電棒の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０    プラズマ処理装置
１２    下部電極
１３    上部電極
１４    第１高周波電源
１５    第２高周波電源
２０、２１    高周波給電棒
２０Ａ、２１Ａ  流路
２０Ｂ、２１Ｂ  フィン状突起（面積拡張手段）
Ｗ    ウエハ（被処理体）
【図１】
0004183059.tif 000002
【図２】
0004183059.tif 000003
【図３】
0004183059.tif 000004