(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理容器内に処理ガスを導入するとともに高周波電力を印加して前記処理ガスのプラズマを形成し，被処理体の処理面に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に備えられ，前記高周波電力を発生する高周波電源と前記高周波電力が印加される電極部との間を電気的に接続する給電部材であって，
導体で形成された第１の部材と，
前記第１の部材に，少なくとも１層，被処理体の処理面に平行に層状に介挿された誘電体の第２の部材と，を有し，
第２の部材は，アルミナセラミック，バルクイットリア，またはジルコニアのいずれかで形成されていることを特徴とする給電部材。
【請求項２】
前記第２の部材は，前記第１の部材に，２層以上，被処理体の処理面に平行に層状に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の給電部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の給電部材を備えたプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置およびその給電部材にかかり，特に給電部材に熱遮断機構を持たせたプラズマ処理装置およびその給電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程，液晶表示装置の製造工程などで行われるプラズマ処理においては，電極が備えられた気密な処理容器内に処理ガスを導入し，電極に高周波電力を印加して，処理ガスをプラズマ化し，被処理体表面にエッチングや成膜等所定の処理を行っている。
【０００３】
上記プラズマ処理を行うプラズマ処理装置においては，電極に高周波電力を印加するために，高周波電源と電極とを電気的に接続するための給電部材が備えられる。この給電部材は、導通棒（Ｈｏｔ・Ｒｅｔｕｒｎ）、給電棒とも称されている。この給電部材は，高周波電源から電極に供給される高周波電力の損失を最小限に抑えるため，従来，良導体の例えば，アルミニウム，銅等で形成されていた。
【０００４】
図４は，従来の給電部材を備えたプラズマ処理装置の１例であるプラズマエッチング装置１０の概略断面図である。図４に示すように，プラズマエッチング装置１０には，例えば略円筒形の接地された気密な処理容器１２内に，半導体ウエハＷを載置する，載置台を兼ねた下部電極１４が，例えば上下動可能に設けられている。処理容器１２底面部と下部電極１４の底面部とは，略円筒形の蛇腹状に形成されたベローズ２０により気密に接続され，処理容器１２内を気密に保っている。
【０００５】
下部電極１４に対向して上部電極１８が設けられ，処理容器１２を介して接地されている。処理容器１２上部には，ガス導入系（図示せず）に接続されたガス導入口１６が設けられ，上部電極１８に設けられた複数のガス吐出口１９より，処理ガスを処理容器１２内に導入する。処理ガスには，例えばＣ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガス等が用いられる。処理容器１２下部には，排気機構（図示せず）に接続された排気管２２が設けられ，この排気管２２を介して真空引きされることで，処理容器１２内は所定の真空度に保たれる。
【０００６】
下部電極１４の下部には，整合器２４を介して高周波電源２６から，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給するための給電部材５０が設けられている。給電部材５０は，上述したように，アルミニウム，銅等の良導体で形成されており，高周波電源２６から供給される高周波電力を効率よく下部電極１４に伝達できるように構成されている。
【０００７】
この高周波電源２６により与えられる電力によって，処理容器１２内に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，電極間の下部電極１４近傍に発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，被処理体にエッチング処理が施される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，下部電極１４は，内部に埋め込まれたヒータ，冷媒供給部，温度測定部材などからなる温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持される。また，半導体ウエハＷと下部電極１４との間には伝熱ガス供給機構（図示せず）から伝熱ガス（例えばＨｅガス）が所定の圧力で供給され，下部電極１４からの熱を半導体ウエハＷに効率的に伝えるように構成され，半導体ウエハＷの温度を制御することが可能になっている。
【０００９】
上述のように下部電極１４は，半導体ウエハＷの温度制御体を兼ねており，例えば，ポリシリコン等をエッチングする場合には，下部電極１４は６０℃以上に，また，シリコン酸化膜等をエッチングする場合には，約０℃から−２０℃に制御される。このとき，一般的に電気抵抗の低い良導体は熱伝導率が高い場合が多く，下部電極１４と直結される良導体で形成された給電部材５０は，下部電極１４と同等の温度になる。
【００１０】
しかしながら，給電部材５０が例えば６０℃以上の高温になると，オペレータがメンテナンス時に火傷などの危険を伴う。また，安全のため温度が下がるまで待つと時間がかかり，効率が悪いという問題があった。
【００１１】
また，給電部材５０が例えば０℃〜−２０℃という低温になると，図４に示したように大気に曝されている場合には，給電部材５０の表面に結露が発生し，高周波の沿面伝達が起こる危険性があるという問題があった。
【００１２】
本発明は，従来のプラズマ処理装置およびその給電部材が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，効率よく高周波電力を伝達しながら，熱の伝達を遮断することが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびその給電部材を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入するとともに高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを形成し，被処理体の処理面に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に備えられ，高周波電力を発生する高周波電源と高周波電力が印加される電極部との間を電気的に接続する給電部材であって，導体で形成された第１の部材と，第１の部材に，少なくとも１層，層状に介挿された誘電体の第２の部材とを有する給電部材およびそれを備えたプラズマ処理装置が提供される。第２の部材は，アルミナセラミック，バルクイットリア，またはジルコニアのいずれかで形成されることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば，導体の第１部材が，高周波電源および電極部と直結するとともに，第１部材に少なくとも１層，熱伝導率が低い誘電体で形成された第２部材を設けることで，電力を効率よく伝達するとともに，熱の伝導を遮断することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ処理装置およびその給電部材の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
図１は，本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の１例であるプラズマエッチング装置１００の概略断面図，図２は，給電部材１５０を示す概略断面図，図３は，給電部材１６０を示す概略断面図である。
【００１７】
図１に示すように，プラズマエッチング装置１００には，例えば略円筒形の接地された気密な処理容器１０２内下部に，半導体ウエハＷを載置する，載置台を兼ねた下部電極１０４が，例えば上下動可能に設けられている。処理容器１０２底面部と下部電極１０４の底面部とは，略円筒形の蛇腹状に形成されたベローズ１２０により気密に接続され，処理容器１０２内を気密に保っている
【００１８】
下部電極１０４に対向して上部電極１０８が設けられ，処理容器１０２を介して接地されている。本実施の形態においては，下部電極１０４にのみ高周波電力を印加しているが，上部電極１０８にも高周波電力を印加するように構成してもよい。
【００１９】
処理容器１０２上部には，ガス導入系（図示せず）に接続されたガス導入口１０６が設けられ，上部電極１０８に設けられた複数のガス吐出口１０９より，処理ガスを処理容器１０２内に導入する。処理ガスには，例えばＣ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガス等が用いられる。
【００２０】
処理容器１０２下部には，排気機構（図示せず）に接続された排気管１１０が設けられ，この排気管１１０を介して真空引きされることで，処理容器１０２内は所定の真空度に保たれる。また，処理容器１０２の両側壁外部に磁石を設け，電界に垂直な磁場を与えるようにしてもよい。この場合，磁石の磁場の強度は可変であるように構成されることが好ましい。
【００２１】
下部電極１０４は，内部に埋め込まれたヒータ，冷媒供給部，温度測定部材などからなる温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持される。半導体ウエハＷと下部電極１０４との間には伝熱ガス供給機構（図示せず）から伝熱ガス（例えばＨｅガス）が所定の圧力で供給され，下部電極１０４からの熱を半導体ウエハＷに伝えるように構成され，半導体ウエハＷの温度を制御することが可能になっている。
【００２２】
下部電極１０４には給電部材１５０，整合器１１２を介して高周波電源１１４が接続されている。高周波電源１１４の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚである。本発明の特徴である給電部材１５０の構成については，後述する。
【００２３】
上記のように，高周波電源１１４により，整合器１１２および給電部材１５０を介して与えられる電力によって，処理容器１０２内に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，電極間の下部電極１０４近傍に発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，被処理体にエッチング処理が施される。
【００２４】
次に，プラズマエッチング装置１００を用いてエッチング処理を行う際の動作を説明する。まず，処理容器１０２内の下部電極１０４上に半導体ウエハＷを載置し，排気管１１０を介して排気機構（図示せず）により，処理容器１０２内を所定の真空度以下に排気する。その後，ガス導入口１０６から，ガス吐出口１０９を介して所定の処理ガスを所定の流量で処理容器１０２内に導入し，所定の真空度になるように調節する。
【００２５】
下部電極１０４は，その内部の温度調節機構により，半導体ウエハＷが所定の温度に保たれるように調節される。例えば，ポリシリコン等をエッチングする場合には，下部電極１０４は６０℃以上に，また，シリコン酸化膜等をエッチングする場合には，約０℃から−２０℃に制御される。続いて，高周波電源１１４から整合器１１２および給電部材１５０を介して，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加する。この高周波電力の印加により，処理容器１０２内の処理ガスはプラズマ化され，被処理体表面に所定のエッチング処理が施される。
【００２６】
導通棒（Ｈｏｔ・Ｒｅｔｕｒｎ）とも称される給電部材１５０について説明すると，図２に示すように，本発明の特徴である給電部材１５０は，導体１５２，１５６，および誘電体１５４の３つの部分を有している。導体１５２，１５６は，例えばアルミニウム，銅等の電気抵抗の低い良導体で形成されており，例えば底面積Ａの略円柱状である。誘電体１５４は，熱伝導率の低い誘電体で形成され，厚さｄ，底面積Ａを有する略円柱状であるが。導体１５２，１５６，および誘電体１５４の形状は，円筒状，または，内部に円柱状の空洞を複数有する円柱状などでもよい。
【００２７】
導体１５２，１５６間における，高周波電力の静電結合による損失を少なくするため，給電部材１５０の静電容量は大きくすることが好ましい。給電部材１５０の静電容量は，誘電体１５４の誘電率，および底面積Ａに比例し，厚さｄに反比例することから，誘電率および底面積Ａはなるべく大きく，厚さｄはなるべく薄くする必要がある。底面積Ａに関しては，プラズマエッチング装置１００の設計上許される範囲で大きく，厚さｄに関しては，誘電体１５４の加工が可能な範囲で薄く形成されることが好ましい。
【００２８】
また，下部電極１０４と導体１５６とを熱的に遮断するために，誘電体１５４は熱伝導率の低い材料であることが好ましい。誘電体１５４の材料としては，誘電率および熱伝導率を考慮して，例えばアルミナセラミック，バルクイットリア，またはジルコニア等を用いることができる。
【００２９】
上記構成によれば，下部電極１０４に，高周波電力を供給する給電部材１５０に，誘電体１５４を設け，例えば１０ＭＨｚ以上の高周波電力を効率よく伝達する一方で，下部電極１０４の熱が給電部材１５０下部の導体１５６に伝導するのを遮断できるので，メンテナンス時の危険や，作業効率の低下，また，給電部材１５０表面の結露などを防止することができる。
【００３０】
また，図３に示したように，給電部材１５０に代えて，給電部材１６０を用いてもよい。給電部材１６０は，導体１６２，１６６，１７０および誘電体１６４，１６８の５つの部分を有している。導体１６２，１６６，１７０は，例えばアルミニウム，銅等の電気抵抗の低い良導体で形成されており，例えば底面積Ａの略円柱状である。誘電体１６４，１６８は，熱伝導率の低い誘電体で形成され，それぞれ厚さｄ１，ｄ２，底面積Ａを有する略円柱状である。導体１６２，１６６，１７０，および誘電体１６４，１６８の形状は，円筒状，または，内部に円柱状の空洞を複数有する円柱状などでもよい。
【００３１】
導体１６２，１６６，および導体１６６，１７０間における，高周波電力の静電結合による損失を少なくするため，給電部材１６０の静電容量は大きくすることが好ましい。導体１６２，１６６間の静電容量は，誘電体１６４の誘電率，および底面積Ａに比例し，厚さｄ１に反比例し，導体１６６，１７０間の静電容量は，誘電体１６８の誘電率，および底面積Ａに比例し，厚さｄ２に反比例することから，誘電率および底面積Ａはなるべく大きく，厚さｄ１，ｄ２はなるべく薄くする必要がある。
【００３２】
底面積Ａに関しては，プラズマエッチング装置１００の設計上許される範囲で大きく，厚さｄ１，ｄ２に関しては，誘電体１６４，１６８の加工が可能な範囲で薄く形成されることが好ましい。
【００３３】
また，誘電体１６４，１６８は，下部電極１０４と導体１７０とを熱的に遮断するために，熱伝導率の低い材料であることが好ましい。よって，誘電体１６４，１６８の材料としては，誘電率および熱伝導率を考慮して，例えばアルミナ，セラミック，バルクイットリア，またはジルコニア等を用いることができる。上記構成によれば，熱遮断効果のある２層の誘電体１６４，１６８を設けたので，たとえば１０ＭＨｚ以上の高周波電力の損失を防ぎながら，より熱伝導を防止できる効果がある。
【００３４】
以上説明したように，高周波電源１１４からの電力を下部電極１０４に伝達する給電部材１５０または１６０は，熱遮断効果のある誘電体１５４または，誘電体１６４，１６８を有しているので，高周波電力を効率よく下部電極１０４に伝達するとともに，温度制御体を兼ねた下部電極１０４の温度が，給電部材１５０，１６０の下部に伝導されるのを防止できるので，下部電極１０４を６０℃以上に加熱するポリシリコンをエッチングするプロセスや，０〜−２０℃の低温に制御するシリコン酸化膜をエッチングするプロセスを始め，様々なプロセスを安全に効率よく行うことが可能となる。
【００３５】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるプラズマ処理装置およびその給電部材の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３６】
例えば，給電部材１５０，１６０は，プラズマエッチング装置１００に備えられる場合には略円柱状であるが，プラズマ処理装置が例えば液晶表示装置の製造用など，四角柱状の場合には，略四角柱状となるなど，外形状の相違は本発明の技術的範囲である。
【００３７】
また，給電部材を形成する導体，および誘電体の材料は上記のものに限定されない。誘電体層は，１層，２層の場合について説明したが，それ以上形成してもよい。また，給電部材中の誘電体層の配置される位置は，プラズマ処理装置の設計上の制約などを勘案して決定されるものであるが，同様の効果を有するものであれば本発明の範囲であると了解される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，プラズマ処理装置内の電極に高周波電力を供給する給電部材に，少なくとも１層の誘電体を設け，高周波電力を効率よく伝達する一方で，電極に与えられた熱が給電部材下部に伝導するのを遮断できるので，メインテナンス時の危険や，作業効率の低下，また，給電部材表面の結露などを防止し，安全に効率よくプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００の概略断面図である。
【図２】給電部材１５０を示す概略断面図である。
【図３】給電部材１６０を示す概略断面図である。
【図４】プラズマエッチング装置１０の概略断面図である。
【符号の説明】
１００  プラズマエッチング装置
１０２  処理容器
１０４  下部電極
１０６  ガス導入口
１０８  上部電極
１０９  ガス吐出口
１１０  排気管
１１２  整合器
１１４  高周波電源
１２０  ベローズ
１５０  給電部材
１５２，１５６  導体
１５４  誘電体
【図１】
0004132873.tif 000002
【図２】
0004132873.tif 000003
【図３】
0004132873.tif 000004
【図４】
0004132873.tif 000005