(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスをプラズマ励起させて発生したラジカルを用いて被処理基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，
前記処理ガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ生成室と，
前記プラズマ生成室に連設する処理室と，
前記処理室内に配置され，前記被処理基板を載置する載置台と，
前記プラズマ生成室と前記処理室を隔てる隔壁部材と，を備え，
前記隔壁部材は，その中心部から周縁部に渡って延びる多数の板状のフィン部材を放射状に配置してなり，
前記各フィン部材は，その上端部が隣りのフィン部材の下端部にオーバーラップするとともに，隣りのフィン部材との隙間を空けて周方向に傾斜した状態で立設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記各フィン部材は，中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが一定の形状であ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】
前記各フィン部材は，中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが変化する形状であ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４】
前記各フィン部材は，中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが一定の部分と変化する部分とを有する形状であ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５】
前記各フィン部材は，その傾斜角度を可変可能に支持する支持部材を設けた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６】
前記支持部材は，前記各フィン部材をその中心部側の端部と周縁部側の端部を上下で挟み込むように傾斜自在に支持する上部支持部材と下部支持部材からなり，
前記上部支持部材と前記下部支持部材とを相対的に回転させることにより，前記各フィン部材の傾斜角度を一斉に可変可能にした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】
前記上部支持部材は，円板状の上部内側板と環状の上部外側板とを有するとともに，前記下部支持部材は，円板状の下部内側板と環状の下部外側板とを有し，
前記各フィン部材の中心部側の端部が前記上部内側板と前記下部内側板の外周縁部にそれぞれ設けられた溝に遊嵌されるとともに，前記各フィン部材の周縁部側の端部が前記上部外側板と前記下部外側板の内周縁部にそれぞれ設けられた溝に遊嵌されることにより，前記各フィン部材は傾斜自在に支持されることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記上部内側板と前記下部内側板にはそれぞれ貫通孔を形成し，前記上部内側板の貫通孔と前記下部内側板の貫通孔とは平面視において互いに重ならないようにずらして配置したことを特徴とする請求項７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】
本発明は，処理ガスをプラズマ励起させて発生したラジカルを用いて被処理基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造プロセスにおいては，被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」という）の表面に形成したレジスト膜をマスクとして用いて，ウエハ上の所定の膜を選択的にエッチング除去し，その後にレジスト膜をアッシング除去する処理が行われる。このようなアッシング処理には従来より酸素含有ガスをプラズマ励起して発生した酸素ラジカルが用いられている。また，近年の半導体素子の更なる多層化の要求に応えるため，多層配線構造に適した膜として例えばＬｏｗ−ｋ膜などの低誘電率絶縁膜が多用されている。このような低誘電率絶縁膜は，酸素ラジカルによるダメージを受けやすいため，低誘電率絶縁膜のエッチング処理やアッシング処理には，よりダメージを抑えることのできる水素ラジカルが用いられている。
【０００３】
このように，ラジカルによるウエハの処理を行うプラズマ処理装置としては，例えば処理ガスを励起させてプラズマを発生させるプラズマ発生室と，このプラズマ発生室に連通する処理室とを設けて構成されるものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。プラズマ発生室で発生するプラズマからはラジカルの他にウエハ上の膜にダメージを与えるイオンも発生するので，ウエハのダメージを抑えてラジカルによる処理を行うために，プラズマ発生室と処理室の間にはプラズマ発生室から処理室に向かうイオンは捕獲して，ラジカルは通過させる隔壁部材が配置されている。
【０００４】
このような隔壁部材は，従来より貫通孔を形成した１枚の隔壁板を水平に配置した構成が採られている。ところが，１枚の隔壁板では，ラジカルを通過させるために形成された貫通孔を遮るものがないため，プラズマ生成室において処理ガスをプラズマ励起したときに発生する紫外光（真空紫外光を含む）が，その貫通孔を透過してしまう問題があった。紫外光が貫通孔を透過してウエハ表面に直接照射されると，ウエハ上の膜にダメージを与える虞があるのでこれも遮蔽する必要がある。例えば，ウエハ上にＬｏｗ−ｋ膜が形成されている場合には，紫外光によってＬｏｗ−ｋ膜のＳｉ−Ｃ結合が切れてしまい，炭素が抜け出し，膜の誘電率が高くなってしまう。また，Ｌｏｗ−ｋ膜の親水性が高くなり，膜に水分が多く含まれることになり，結果として膜の機械的強度が低下してしまう。
【０００５】
この点，例えば特許文献１に記載のように，隔壁部材を隙間を空けて上下に重ねて水平に配置した２枚の隔壁板により構成し，各隔壁板に形成される貫通孔をずらして配置することにより紫外光を透過させないようにすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７３７２２号公報
【特許文献２】特開２００２−８３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，上述したような隔壁板を水平に配置してなる隔壁部材では，ラジカルが隔壁板の表面に垂直に近い状態で衝突するので消失し易いため，効率よくラジカルを通過させるのが難しいという問題がある。このように，隔壁板を通過するラジカルの量が少なくなるほど，ウエハ上に到達するラジカルの量も少なくなってしまうので，ラジカルの作用によるウエハの処理，例えばエッチング，アッシング，成膜などの処理レートが低下してしまう。
【０００８】
この場合，１枚の隔壁板で構成した隔壁部材では，貫通孔の数を増やしたり，貫通孔を大きくしたりすれば，通過するラジカルの量を増やしたりすることができると考えられるが，これでは紫外光が透過し易くなってしまう。また，複数の隔壁板で構成した隔壁部材では，紫外光を通過させないようにすることができるものの，ラジカルが隔壁板の貫通孔を通り抜けてもその下側の隔壁板の表面に衝突するなど，ラジカルが衝突して消失する可能性が高い。
【０００９】
また，水平に配置した隔壁板に貫通孔を形成する構成では，隔壁板を通過するガス流の通り易さ，すなわちコンダクタンスを調整するのが難しいという問題もある。例えば処理ガスの流量が多くなるほど，隔壁板の周縁部の流速よりも中心部の流速の方が大きくなり，全体としては放物流のような流速分布になる。このままでは，ウエハに到達するラジカルの分布も中心部と周縁部とでは異なるようになるので，ウエハの処理の面内均一性が悪化する。このため，隔壁板のコンダクタンスを調整して通過するガス流の流速を調整することが好ましい。
【００１０】
この場合，例えば貫通孔の数や大きさを変えることにより，隔壁板のコンダクタンスを調整することができるものと考えられる。ところが，所望のガス流の流速分布を得るために貫通孔の数や大きさを決定するのは容易ではなく，コンダクタンスを微調整するのも難しい。また，貫通孔の数や大きさを変えれば，隔壁板自体を交換する必要があるなど，コンダクタンスの調整には非常に手間がかかる。
【００１１】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，プラズマ生成室で生成されたプラズマから発生する紫外光とイオンを遮蔽してラジカルのみを処理室に供給でき，しかもそのラジカルを効率よく通過させることができるとともに，コンダクタンスを簡単に調整できる隔壁部材を備えたプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理ガスをプラズマ励起させて発生したラジカルを用いて被処理基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって，前記処理ガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ生成室と，前記プラズマ生成室に連設する処理室と，前記処理室内に配置され，前記被処理基板を載置する載置台と，前記プラズマ生成室と前記処理室を隔てる隔壁部材と，を備え，前記隔壁部材は，その中心部から周縁部に渡って延びる多数の板状のフィン部材を放射状に配置してなり，前記各フィン部材は，その上端部が隣りのフィン部材の下端部にオーバーラップするとともに，隣りのフィン部材との隙間を空けて周方向に傾斜した状態で立設したことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１３】
このような本発明によれば，多数のフィン部材を放射状に配置してその上端部が隣りのフィン部材の下端部にオーバーラップするように隙間を空けて傾斜したことにより，平面視において各フィン部材の下方が目視できないようにすることができる。これにより，処理ガスをプラズマ励起して発生して各フィン部材に向けて流れる紫外光，イオン，ラジカルのうち，紫外光とイオンについては直進性が高いため，各フィン部材を通過できず，いずれかのフィン部材の表面で遮蔽される。一方，ラジカルについては直進性が低いため，各フィン部材の隙間を容易に通過することができる。これにより，紫外光とイオンによるダメージを与えることなく，ラジカルのみによって被処理基板に対する所定の処理を行うことができる。
【００１４】
しかも，各フィン部材を傾斜して立設するので，各フィン部材の隙間を通るラジカルはフィン部材の壁面に衝突し難く，たとえ衝突してもフィン部材の壁面に垂直に衝突する可能性は極めて低いので，ラジカルの消失が発生し難い。これにより，従来以上に効率よくラジカルを通過させることができる。
【００１５】
また，各フィン部材の傾斜角度を変えるだけで，各フィン部材の隙間を調整することができるので，その隙間を通過するガス流のコンダクタンスを容易に調整することができる。しかも，各フィン部材の傾斜角度は微調整できるので，コンダクタンスも微調整することができる。これにより，各フィン部材を通過するガス流を所望の流速分布になるように容易に調整することができる。
【００１６】
また，上記各フィン部材は，例えば中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが一定の形状のものを用いる。このような各フィン部材を放射状に配置し，傾斜させて立設することにより，各フィン部材の隙間は，中心部側ほど狭く，周縁部側ほど広くなるようにすることができる。これによれば，各フィン部材を通過した後のガス流の分布を中心部の流速を抑えて周縁部の流速が速くなるようにすることができるので，例えば放物流のような流速分布を均一の流速分布にすることができる。
【００１７】
また，上記各フィン部材は，中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが変化する形状のものを用いてもよく，中心部側から周縁部側に渡って上端部の高さが一定の部分と変化する部分とを有する形状であってもよい。このように上記各フィン部材として上端部の高さが異なる形状のものを用いることで，各フィン部材を通過する前の流速分布を所望の流速分布に調整することができる。
【００１８】
また，上記各フィン部材は，その傾斜角度を可変可能に支持する支持部材を設けるようにしてもよい。例えば上記支持部材は，例えば前記各フィン部材をその中心部側の端部と周縁部側の端部を上下で挟み込むように傾斜自在に支持する上部支持部材と下部支持部材から構成し，前記上部支持部材と前記下部支持部材とを相対的に回転させることにより，前記各フィン部材の傾斜角度を一斉に可変可能に構成してもよい。これにより，各フィン部材を交換することなく，簡単にコンダクタンスを調整することができる。
【００１９】
この場合，上記上部支持部材は，円板状の上部内側板と環状の上部外側板とを有するとともに，前記下部支持部材は，円板状の下部内側板と環状の下部外側板とを有し，前記各フィン部材の中心部側の端部が前記上部内側板と前記下部内側板の外周縁部にそれぞれ設けられた溝に遊嵌されるとともに，前記各フィン部材の周縁部側の端部が前記上部外側板と前記下部外側板の内周縁部にそれぞれ設けられた溝に遊嵌されることにより，前記各フィン部材は傾斜自在に支持されるようにしてもよい。これよれば，例えば下部支持部材に対して上部支持部を回転させることにより，簡単にコンダクタンスを調整することができる。しかも，上部支持部の回転に応じて各フィン部材の傾斜角度をリニアに変えることができるので，コンダクタンスの微調整も簡単に行うことができる。
【００２０】
また，上記上部内側板と前記下部内側板にはそれぞれ貫通孔を形成し，前記上部内側板の貫通孔と前記下部内側板の貫通孔とは平面視において互いに重ならないようにずらして配置するようにしてもよい。これによれば，上記上部内側板と前記下部内側板で閉塞される部分も，プラズマ生成室で生成されたプラズマから発生する紫外光とイオンを遮蔽してラジカルのみを処理室に供給できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，プラズマ生成室で生成されたプラズマから発生する紫外光とイオンを遮蔽してラジカルのみを処理室に供給でき，しかもそのラジカルを極めて効率よく通過させることができるとともに，コンダクタンスを簡単に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明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。
【００２３】
（プラズマ処理装置の構成例）
まず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，水素を含む処理ガスを励起させて発生したプラズマ（以下，「水素プラズマ」ともいう）により生成された水素ラジカルを用いたダウンフロータイプのプラズマ処理装置を例に挙げる。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の概略構成を示す縦断面図である。プラズマ処理装置１００は，例えばＬｏｗ−ｋ膜などの低誘電率絶縁膜を有するウエハＷに対して水素ラジカルを供給して，低誘電率絶縁膜上に形成されているフォトレジスト膜をアッシング除去する処理を行うようになっている。
【００２４】
図１に示すように，プラズマ処理装置１００は，ウエハＷの処理を行う処理室１０２と，この処理室１０２に連通し，処理ガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ生成室１０４を備える。プラズマ生成室１０４は，処理室１０２の上方に設けられ，誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式によって導入される処理ガスのプラズマを生成するように構成されている。
【００２５】
具体的には，プラズマ生成室１０４は，例えば石英，セラミックス等の絶縁部材料からなる略円筒状の反応容器１０５を備える。反応容器１０５の上部は，着脱自在の蓋体１０７で気密に閉塞されている。蓋体１０７にはガス導入口１２２が形成されており，ガス供給源１２０から所定の処理ガスがこのガス導入口１２２を介してプラズマ生成室１０４の内部空間に導入されるようになっている。ガス供給源１２０とガス導入口１２２を接続するガス配管１２４には，図示はしないが，ガス配管１２４を開閉するための開閉バルブ，処理ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラなどが備えられている。
【００２６】
上記処理ガスとしては，水素を含有するガスであって水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させるガスを用いる。例えば水素ガス単体でもよく，また水素ガスと不活性ガスとの混合ガスであってもよい。この場合の不活性ガスとしては，例えばヘリウムガス，アルゴンガス，ネオンガスが挙げられる。なお，水素ガスと不活性ガスの混合ガスを処理ガスとして用いる場合には，水素ガスの混合比は，例えば４％に調整される。
【００２７】
反応容器１０５の外周には，アンテナ部材としてのコイル１１６が巻回されている。コイル１１６には高周波電源１１８が接続されている。高周波電源１１８は，３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電源を出力することができる。そして，高周波電源１１８からコイル１１６に例えば４５０ｋＨｚの所定のパワーの高周波電力を供給することにより，プラズマ生成室１０４内に誘導電磁界が形成される。これにより，プラズマ生成室１０４内に導入された処理ガスは励起され，プラズマが生成される。
【００２８】
処理室１０２内にはウエハＷを水平に支持する円板状の載置台１０６が設けられている。載置台１０６は，処理室１０２の底部に設けられた円筒状の支持部材１０８に支持されている。載置台１０６は，例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる。載置台１０６内にはウエハＷを加熱するためのヒータ１１２が埋設されており，このヒータ１１２はヒータ電源１１４から給電されることによりウエハＷを所定の温度（例えば３００℃）に加熱できるようになっている。このときの温度は，低誘電率絶縁膜が大きなダメージを受けない程度の温度，例えば２５０℃〜４００℃程度の範囲で設定されることが好ましい。
【００２９】
処理室１０２の底壁には排気管１２６が接続されており，この排気管１２６には真空ポンプを含む排気装置１２８が接続されている。排気装置１２８を作動させることにより処理室１０２及びプラズマ生成室１０４内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３０】
また，処理室１０２の側壁には，ゲートバルブ１３０によって開閉自在な搬出入口１３２が形成されている。ウエハＷの搬出入は，例えば図示しない搬送アームなどの搬送機構によって行われる。
【００３１】
プラズマ生成室１０４の反応容器１０５の下方の開口縁部は，処理室１０２の上方の開口縁部に取付けられている。この取付位置付近には，処理室１０２とプラズマ生成室１０４とを隔てる隔壁部材２００が着脱自在に設けられている。隔壁部材２００は，例えば図１に示すように処理室１０２側の開口縁部の内壁に設けられる。なお，隔壁部材２００の取付位置は図１に示すものに限られるものではない。プラズマ生成室１０４と処理室１０２とを隔てることができれば，隔壁部材２００をプラズマ生成室１０４側に設けてもよく，またプラズマ生成室１０４と処理室１０２に跨って設けるようにしてもよい。
【００３２】
隔壁部材２００は，プラズマ生成室１０４で水素含有処理ガスがプラズマ励起されて発生する水素ラジカルのみを通すように構成される。すなわち，水素含有処理ガスが励起されプラズマが発生すると，水素ラジカル，水素イオン，紫外光などが発生する。このうち，隔壁部材２００は，水素イオンと紫外光を遮蔽して，水素ラジカルのみを処理室１０２側へ通過させるようになっている。なお，このような隔壁部材２００の具体的な構成例は後述する。
【００３３】
このようなプラズマ処理装置１００において，ウエハＷに対して水素ラジカルを用いた処理を行う場合，まずゲートバルブ１３０を開いて，搬出入口１３２から処理室１０２内にウエハＷを搬入して載置台１０６上に載置する。
【００３４】
次に，ゲートバルブ１３０を閉じて，排気装置１２８によって処理室１０２内及びプラズマ生成室１０４内を排気して所定の減圧状態にする。また，ウエハＷが所定の温度（例えば３００℃）になるように，ヒータ電源１１４からヒータ１１２に供給する電力を設定する。
【００３５】
続いて，ガス供給源１２０からプラズマ生成室１０４内にガス導入口１２２を介して処理ガスとしての水素含有ガスを供給しつつ，高周波電源１１８からコイル１１６に高周波電力（例えば４０００Ｗ）を供給して，プラズマ生成室１０４内に誘導電磁界を形成すると，プラズマ生成室１０４内に水素プラズマが生成される。
【００３６】
すると，この水素プラズマにより紫外光，水素イオン，水素ラジカルが発生する。これらのうち，紫外光，水素イオンは隔壁部材２００により遮蔽され，水素ラジカルのみが通過するので，処理室１０２内のウエハＷの表面は，紫外光と水素イオンからのダメージを受けることなく，水素ラジカルのみによって，例えばウエハＷ上のフォトレジスト膜のアッシング処理などの所望の処理を実行できる。特にウエハＷ上にＬｏｗ−ｋ膜などの低誘電率絶縁膜が形成されている場合には，紫外光と水素イオンによるダメージを受けやすいので，これらを遮蔽することにより，低誘電率膜に対するダメージを防止する効果は大きい。
【００３７】
なお，ここでは，プラズマ生成室１０４を，誘導結合プラズマ方式によって水素プラズマを生成するように構成した場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではない。例えばマイクロ波励起方式によって水素プラズマを生成するように構成してもよい。
【００３８】
（隔壁部材の構成例）
次に，本実施形態における隔壁部材２００の具体的な構成例について図面を参照しながら説明する。図２は本実施形態における隔壁部材の構成例を示す外観斜視図であり，図３は隔壁部材の上部支持部材を取り外したときの組立斜視図である。図４は一部のフィン部材を取り出した拡大斜視図であり，図５は１枚のフィン部材の縦断面図である。図６は各フィン部材を上方から平面視した場合の平面図である。
【００３９】
図２，図３に示すように，隔壁部材２００は上部支持部材２４０と下部支持部材２５０との間に支持され，その中心部から周縁部に渡って延びる多数の板状のフィン部材を放射状に配置された多数の板状のフィン部材２２０からなるフィン構造２１０で構成される。ここでは，各フィン部材２２０を，例えば図４，図５に示すように曲面で構成される上端部２２２と下端部２２４，中心部側の内側端部２２６と周縁部側の外側端部２２８を有する断面矩形の板状部材で構成した例を示している。
【００４０】
各フィン部材２２０は，紫外光を透過しない部材で構成される。ここでいう紫外光は，ウエハにダメージを与えるおそれのある，可視光よりも短い波長の光であり，例えば太陽紫外光のような波長の光のみならず，さらに短い真空紫外光のような波長の光も含まれる。また，イオンの衝突などによるパーティクルの発生を防ぐため，各フィン部材２２０は，絶縁部材で構成することが好ましい。このような紫外光を透過しない絶縁部材としては，例えば石英などの酸化シリコンを含む材料の他，酸化アルミニウム，酸化イットリウム，窒化アルミニウム，ＵＶコーティングを施した石英などが挙げられる。
【００４１】
このような各フィン部材２２０は，図４，図６に示すように，その中心部から周縁部にわたって，互いに隣り合うフィン部材２２０と隙間を空けた状態でオーバーラップするように周方向にそれぞれ同じ角度θで傾斜している。具体的には各フィン部材２２０は，前後に隣合う２枚のフィン部材２２０において，前方のフィン部材２２０の下端部２２４と，後方のフィン部材２２０の上端部２２２とが互いにオーバーラップするように傾斜している。このようなオーバーラップ部ｄを設けることにより，各フィン部材２２０を上流側のプラズマ生成室１０４より平面視した場合に，各フィン部材２２０よりも下流側の処理室１０２が目視できないようになっている。
【００４２】
このようなフィン構造２１０によれば，直進性の高い紫外光と水素イオンを遮蔽しつつ水素ラジカルのみを通過させることができる。この点について図面を参照しながら以下においてさらに詳細に説明する。図７は，フィン構造２１０の作用説明図である。図７には，一部のフィン部材２２０を周方向に沿って縦に切断したときの概略断面を示している。なお，図７に示す水素ラジカル１５０，水素イオン１５２は，紫外光１５４は，説明のために模式的に表現したものである。
【００４３】
プラズマ生成室１０４において水素プラズマが生成されると，図７に示すように，フィン構造２１０は水素プラズマから発生した水素ラジカル１５０，水素イオン１５２，紫外光１５４のダウンフロー（ガス流）に晒される。これらのうち，水素イオン１５２と紫外光１５４については直進性が高いため，鉛直方向に進んで各フィン部材２２０で遮蔽される。
【００４４】
これに対して，水素ラジカル１５０は，水素イオン１５２や紫外光１５４に比べて直進性が低く，ふらつきながら進むため，各フィン部材２２０が傾斜していてもこれらの隙間に入り込んで，通り抜けることができる。
【００４５】
こうして，水素イオン１５２と紫外光１５４は隔壁部材２００で遮蔽され，水素ラジカル１５０のみが隔壁部材２００を通り抜けて処理室１０２内に入り込む。これにより，載置台１０６上のウエハＷの表面には水素ラジカル１５０のみが供給されるので，紫外光と水素イオンからのダメージを受けることなく，水素ラジカルのみによって，例えばウエハＷ上のフォトレジスト膜のアッシング処理などの所望の処理を実行できる。
【００４６】
さらに，本実施形態では各フィン部材２２０を傾斜した状態で立設するので，水素ラジカル１５０は各フィン部材２２０の隙間を通り抜け易く，水素ラジカル１５０を極めて効率よく通過させることができる。また，従来のように貫通孔を形成した遮蔽板を水平に配置する場合に比べても，水素ラジカル１５０が通り抜けられる面積も極めて広くなるので，従来以上に水素ラジカル１５０も通過させ易い。しかも，各フィン部材２２０は，ほぼダウンフローの方向に向けて立設しているため，水素ラジカル１５０は各フィン部材２２０の壁に衝突し難く，水素ラジカル１５０のほとんどを下方に通過させることができる。このため，水素ラジカル１５０を従来以上に効率よく通過させることができる。これにより，ウエハＷの処理における処理レート（例えばエッチングレートや成膜レートなど）を向上させることができる。
【００４７】
（水素ラジカルの通過効率の比較）
ここで，本実施形態のようなフィン構造の隔壁部材における水素ラジカルの通過効率について，２枚の隔壁板からなる隔壁部材の比較例と比較しながらより詳細に説明する。図８Ａ，図８Ｂは，水素ラジカルの通過効率についての作用説明図である。図８Ａに示す隔壁部材３００は，２枚の隔壁板３１０，３２０を水平に重ねて配置し各隔壁板３１０，３２０の貫通孔３１２，３２２を平面視において各隔壁板３１０，３２０よりも下方が目視できないようにずらして配置したものである。図８Ｂに示す隔壁部材２００は，本実施形態のフィン構造２１０により構成したものである。なお，図８Ａは隔壁板３１０，３２０の縦断面の一部を示したものであり，図８Ｂは本実施形態にかかるフィン部材２２０の周方向の縦断面の一部を示したものである。
【００４８】
図８Ａに示す比較例による隔壁部材３００のように２枚の隔壁板３１０，３２０で構成した場合であっても，水素ラジカル１５０は直進性が低く，ふらつきながら進むので，上下両方の貫通孔３１２，３２２を通り抜けることもできる。
【００４９】
しかしながら，各隔壁板３１０，３２０は水平に重ねて配置され，しかも上下の貫通孔３１２，３２２の位置はずれているので，図８Ａに示すように水素ラジカル１５０が各隔壁板３１０，３２０に衝突する可能性は極めて高く，しかも垂直に近い状態で衝突し易いので，水素ラジカル１５０の消失も発生し易い。このため，水素ラジカル１５０を効率よく通過させることは難しく，水素ラジカル１５０が通過する確率は，上下の貫通孔３１２，３２２をずらさない場合に比して低下してしまう。
【００５０】
これに対して，本実施形態にかかる各フィン部材２２０は傾斜して立設されるので，図８Ｂに示すように水素ラジカル１５０は各フィン部材２２０の隙間を極めて通り抜け易い。しかも，水素ラジカル１５０は各フィン部材２２０の壁面に衝突し難く，たとえ衝突したとしてもほぼ各フィン部材２２０の壁面に沿うように接触し，垂直に近い状態で衝突する可能性は極めて低いので，エネルギの減少も少なくて済む。これにより，水素ラジカル１５０のほとんどを下方に通過させることができる。このため，水素ラジカル１５０を従来以上に効率よく通過させることができ，水素ラジカル１５０が通過する確率を向上させることができる。
【００５１】
ところで，フィン構造２１０では，断面矩形の各フィン部材２２０を放射状に配置することにより，各フィン部材２２０をそれぞれ周方向に同じ角度θで傾斜するだけで，中心部側から周縁部側にわたって隙間の間隔が徐々に変わるように構成できる。具体的には例えば各フィン部材２２０において中心部側では図９Ａに示すように各フィン部材２２０の隙間は狭くなるのに対して，周縁部側では図９Ｂに示すように各フィン部材２２０の隙間は広くなる。
【００５２】
このように，各フィン部材２２０の隙間の間隔は，中心部側が最も狭く，中心部側から周縁部側に向かうに連れて徐々に広くなり，周縁部側では最も広くなる。この各フィン部材２２０の隙間が広い部分ほど水素ラジカルのダウンフロー（ガス流）は通過し易くなる。
【００５３】
従って，断面矩形の各フィン部材２２０を放射状に配置して周方向に傾斜させることで，フィン構造２１０を通過するダウンフローの流れ易さ，すなわちコンダクタンスを中心部側から周縁部側に向けて徐々に大きくなるように構成することができる。このため，ダウンフローの流速分布が例えば中心部側から周縁部側にかけて流速が徐々に遅くなる放物流のような場合には，このようなフィン構造２１０を通過させることにより，中心部側から周縁部側まで全体にわたって流速分布をほぼ均一にすることができる。
【００５４】
なお，断面矩形の各フィン部材２２０を放射状に配置する場合には，オーバーラップｄの量も各フィン部材２２０の中心部側と周縁部側では異なる。例えば各フィン部材２２０において中心部側では図９Ａに示すようにオーバーラップｄの量は多くなるのに対して，周縁部側では図９Ｂに示すようにオーバーラップｄの量は少なくなる。従って，各フィン部材２２０の傾斜角度θは，少なくともオーバラップｄの量が最も少なくなる周縁部側のオーバラップｄを確保できる程度にすれば，中心部側から周縁部側に渡ってオーバラップｄを確保できる。しかも，このときには各フィン部材２２０の隙間も最も広くなるので，コンダクタンスも最も大きくなる。
【００５５】
（ダウンフローの流速分布についての比較）
ここで，本実施形態のようなフィン構造２１０の隔壁部材２００を通過する前後のダウンフロー（ガス流）の流速分布について，上述した比較例にかかる隔壁部材の場合と比較しながらより詳細に説明する。図１０Ａ，図１０Ｂは，ダウンフローの流速分布を示す作用説明図である。図１０Ａは比較例の隔壁部材３００の概略断面を示す図であり，図１０Ｂは本実施形態にかかる隔壁部材２００の概略断面を示す図である。図１０Ａに示す隔壁部材３００は，図８Ａに示すものと同様の構成である。図８Ｂに示す隔壁部材２００は，本実施形態のフィン構造２１０により構成したものである。なお，図８Ｂでは各フィン部材２２０の図示は省略している。
【００５６】
図１０Ａに示す比較例による隔壁部材３００のように２枚の隔壁板３１０，３２０に貫通孔３１２，３２２が中心部側から周縁部側まで均等に形成されている場合には，中心部側と周縁部側とでは通過前後の流速は変わらない。このため，例えば図１０Ａに示すようにダウンフローの流速分布が中心部側よりも周縁部側の流速が遅くなるような場合には，各貫通孔３１２，３２２を通過するダウンフローの流速分布を中心部側から周縁部側に渡って均等にすることはできない。
【００５７】
これに対して，本実施形態にかかる隔壁部材２００のようなフィン構造２１０によれば，中心部側よりも周縁部側に向かうほど徐々に流れ易くなるので，隔壁部材２００を通過する前のダウンフローの流速分布が中心部側よりも周縁部側の流速が遅くなるような場合でも，隔壁部材２００を通過する後のダウンフローの流速分布を中心部側から周縁部側に渡ってほぼ均等にすることができる。これにより，ウエハ面内の中心部側から周縁部側に渡ってダウンフローに乗って均等に水素ラジカルが供給されるので，ウエハ面内全域にわたって均等な処理を行うことができる。これにより，ウエハの処理レート（例えばエッチングレートや成膜レートなど）や処理結果（例えばウエハ上に形成される素子の形状やホールの形状など）の面内均一性を向上させることができる。
【００５８】
さらに，本実施形態におけるフィン構造２１０においては，各フィン部材２２０の傾斜角度を変えることにより，中心部側から周縁部側に渡って各フィン部材２２０の隙間を調整できる。これにより，中心部側から周縁部側に渡ってコンダクタンスを調整できる。しかも，各フィン部材２２０の傾斜角度はリニアに変えられるので，コンダクタンスもリニアに微調整することもできる。
【００５９】
例えば各フィン部材２２０の傾斜を垂直に近づけるほど，コンダクタンスを大きくすることができるので，流速も上昇させることができる。このように，各フィン部材２２０の傾斜角度を変えるだけで，コンダクタンスを簡単に調整でき，しかもリニアに微調整できるので，ダウンフローの流速分布を簡単に微調整できる。
【００６０】
この点，図１０Ａに示す隔壁板からなる比較例の隔壁部材３００においても，中心部側から周縁部側にかけての貫通孔３１２，３２２の数や大きさ，配置位置などを変えることで中心部側と周縁部側との流速を変えられると考えられる。しかしながら，ダウンフローの流速に併せて最適な貫通孔３１２，３２２の数や大きさ，配置位置などを設計するのは難しい。しかもダウンフローの流れ易さ（コンダクタンス）を微調整することは容易ではなく，流速の微調整も容易ではない。
【００６１】
また，各フィン部材２２０を図５に示すような断面矩形の板状部材で構成した場合を例に挙げて説明したが，この各フィン部材２２０の形状を変えることによっても，中心部側から周縁部側に渡ってコンダクタンスを調整することができる。具体的には例えば各フィン部材２２０を中心部側から周縁部側までの各部において上端部２２２までの高さを調整することで，各フィン部材２２０の隙間の高さ方向の長さを調整できるので，隙間を流れるダウンフローのコンダクタンスを調整することができる。
【００６２】
この場合，各フィン部材２２０は，例えば図５に示すように中心部側から周縁部側に渡って上端部２２２の高さが一定の形状になるようにしてもよく，また後述する図１１Ｂに示すように中心部側から周縁部側に渡って上端部２２２の高さが変化する形状にしてもよい。また，各フィン部材２２０は，後述する図１１Ａに示すように中心部側から周縁部側に渡って上端部２２２の高さが一定の部分と変化する部分とを有する形状にしてもよい。これにより，各フィン部材２２０を通過した後のダウンフローの流速分布を自由にコントロールすることができる。
【００６３】
例えば中心部側よりも周縁部側ほど流速が低下するような流速分布にしたい場合には，フィン部材２２０を例えば図１１Ａに示すような形状にすることができる。図１１Ａは，１つのフィン部材２２０の縦断面図であり，図５に対応するものである。図１１Ａに示す形状は，フィン部材２２０の中心部側から周縁部側までをＡ部とＢ部にわけて，Ａ部の上端部２２２ａは図５に示すものよりも低い高さで一定になるように水平にし，Ｂ部の上端部２２２ｂはＡ部の上端部２２２ａの高さから徐々に高くなるように周縁部側まで直線的に傾斜させたものである。これによれば，中心部側のＡ部では上端部２２２ａの高さが低いので，最もコンダクタンスが大きくなる。これに対して，周縁部側のＢ部では，周縁部側に向かうに連れて徐々にコンダクタンスが低下する。これによれば，中心部側よりも周縁部側ほど流速を下げることができる。
【００６４】
また，中心部側から周縁部側まで流速が放物流状に変化する流速分布になるようにしたい場合には，フィン部材２２０を例えば図１１Ｂに示すような形状にすることができる。図１１Ｂに示す形状は，フィン部材２２０の中心部側から周縁部側までを上端部２２２の高さが徐々に低くなるような放物曲線を描くように変化させたものである。これによれば，周縁部側に向かうに連れてコンダクタンスが低下するように構成できるので，中心部側から周縁部側まで放物流状の流速分布にすることができる。
【００６５】
なお，各フィン部材２２０の高さの他，その枚数や厚みなどを調整することによっても，各フィン部材２２０の隙間の大きさを調整することができる。これら各フィン部材２２０の枚数，高さ，厚みなどは上述したものや図示したものに限られるものではない。
【００６６】
（支持部材）
次に，上述したようなフィン構造２１０を構成する各フィン部材２２０を支持する上部支持部材２４０と下部支持部材２５０について図面を参照しながら説明する。本実施形態におけるフィン構造２１０は，図２，図３にも示すように，上部支持部材２４０と下部支持部材２５０により挟み込むように支持される。この場合，上部支持部材２４０と下部支持部材２５０とは各フィン部材２２０を支持したまま，相対的に回転できるように構成する。これは，上部支持部材２４０と下部支持部材２５０とを相対的に回転させることで各フィン部材２２０の傾斜角度を変えられるようにするためである。
【００６７】
このような上部支持部材２４０と下部支持部材２５０の構成例について，以下に詳細に説明する。先ず，上部支持部材２４０は，隔壁部材２００の中心部を閉塞する円板状の上部内側板２４２と，周縁部に配置される環状の上部外側板２４４とを有する。上部内側板２４２と上部外側板２４４の間は複数の長尺のスペーサ部２４６で連結されている。上部内側板２４２の下面の外縁部にはその全周にわたって複数の内側溝２４３が設けられており，上部外側板２４４の下面の内縁部にはその全周にわたって内側溝２４３に対応する複数の外側溝２４５が設けられている。上部外側板２４４の外側は筒状側板２４８に囲まれている。なお，上部支持部材２４０は一体で構成してもよく，各部材を接続して構成してもよい。
【００６８】
下部支持部材２５０は，上部支持部材２４０と同様の構成であり，上部支持部材２４０とは上下が逆さになるように配置される。すなわち，下部支持部材２５０は，隔壁部材２００の中心部を閉塞する円板状の下部内側板２５２と，周縁部に配置される環状の下部外側板２５４とを有する。下部内側板２５２の上面の外縁部にはその全周にわたって複数の内側溝２５３が設けられており，下部外側板２５４の上面の内縁部にはその全周にわたって内側溝２５３に対応する複数の外側溝２５５が設けられている。下部外側板２５４の外側はその全周にわたって筒状側板２５８に囲まれている。なお，図３では隠れて見えないが，下部内側板２５２と下部外側板２５４の間は，上部支持部材２４０と同様に複数の長尺のスペーサ部で連結されている。また，下部支持部材２５０は一体で構成してもよく，各部材を接続して構成してもよい。
【００６９】
このような上部支持部材２４０と下部支持部材２５０によれば，各フィン部材２２０は，その中心部側の端部が上部内側板２４２と下部内側板２５２に挟み込まれるように内側溝２４３，２５３に遊嵌し，周縁部側の端部が上部外側板２４４と下部外側板２５４に挟み込まれるように外側溝２４５，２５５に遊嵌することができる。これにより，下部支持部材２５０に対して上部支持部材２４０を相対的に回転させることにより，容易に各フィン部材２２０の傾斜角度を変えることができる。
【００７０】
例えば図１２Ａに示すように傾斜のフィン部材２２０をさらに傾斜角度を大きくしたい場合には，下部支持部材２５０に対して上部支持部材２４０を相対的に回転させることにより，図１２Ｂ，図１２Ｃに示すように下部支持部材２５０に対する上部支持部材２４０の回転角度に応じてフィン部材２２０の傾斜角度を徐々に大きくすることができる。なお，内側溝２４３，２５３及び外側溝２４５，２５５との接触するフィン部材２２０の上端部２２２と下端部２２４は曲面で構成されるので，フィン部材２２０の傾斜を滑らかに変えることができる。
【００７１】
また，図３に示すようにフィン構造２１０の中心部の孔は各内側板２４２，２５２によって閉塞されるので，この部分を紫外光やイオンが透過することを防止できる。ただし，各内側板２４２，２５２で閉塞する部分には水素ラジカルも通過できないものの，各フィン部材２２０を通過した後のダウンフローの一部は中心部領域に回り込むので，ウエハＷに到達するまでの全体的なダウンフローの流れに大きな影響を与えることはない。むしろ，ダウンフローの流速は中心部付近が最も大きくなるので，この部分を塞ぐことにより，均一性をより向上させることもできる。なお，このようなフィン構造２１０の中心部の孔の径は，フィン部材の枚数，高さ，傾斜角度を調整することにより，最小限に抑えることができる。
【００７２】
また，各内側板２４２，２５２には，図１３に示すように各内側板２４２，２５２に貫通孔を設けるようにしてもよい。この場合，各内側板２４２，２５２に設ける貫通孔はそれぞれ平面視において重ならないようにずらして配置することが望ましい。これにより，各内側板２４２，２５２の紫外光や水素イオンを遮蔽しつつ水素ラジカルだけを通過させることができる。また，各内側板２４２，２５２には，貫通孔の数や形状は図１３に示すものに限定されるもではなく，また貫通孔の代わりにスリットを設けるようにしてもよい。
【００７３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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。
【００７４】
例えば，本発明は，アッシング処理のみならず，エッチング処理や成膜処理など，被処理基板に対してプラズマ処理を行う各種プラズマ処理装置に適用可能である。また，本発明にかかるプラズマ生成室としては，上述したダウンフロータイプのものに限られるものではなく，ウエハＷから離れた空間にプラズマを発生させるリモートプラズマタイプのものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は，処理ガスをプラズマ励起させて発生したラジカルを用いて被処理基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態における隔壁部材の概略構成を示す外観斜視図である。
【図３】図２に示す隔壁部材の組立斜視図である。
【図４】図２に示す一部のフィン部材を取り出した拡大斜視図である。
【図５】図２に示す１枚のフィン部材の縦断面図である
【図６】図２に示す各フィン部材を上方から平面視した場合の平面図である。
【図７】図２に示すフィン構造の作用説明図である。
【図８Ａ】比較例にかかる隔壁部材における水素ラジカルの通過効率についての作用説明図である。
【図８Ｂ】同実施形態にかかる隔壁部材における水素ラジカルの通過効率についての作用説明図である。
【図９Ａ】図２に示す各フィン部材の中心部側の隙間を説明するための図である。
【図９Ｂ】図２に示す各フィン部材の周縁部側の隙間を説明するための図である。
【図１０Ａ】比較例にかかる隔壁部材を通過するガス流の流速分布についての作用説明図である。
【図１０Ｂ】同実施形態にかかる隔壁部材を通過するガス流の流速分布についての作用説明図である。
【図１１Ａ】１枚のフィン部材の形状の変形例を説明するための縦断面図である
【図１１Ｂ】１枚のフィン部材の形状の他の変形例を説明するための縦断面図である
【図１２Ａ】同実施形態におけるフィン部材の傾斜角度を変える際の作用説明図である。
【図１２Ｂ】同実施形態におけるフィン部材の傾斜角度を変える際の作用説明図である。
【図１２Ｃ】同実施形態におけるフィン部材の傾斜角度を変える際の作用説明図である。
【図１３】同実施形態における上部支持部材と下部支持部材の変形例を適用した隔壁部材の外観斜視図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００      プラズマ処理装置
１０２      処理室
１０４      プラズマ生成室
１０５      反応容器
１０６      載置台
１０７      蓋体
１０８      支持部材
１１２      ヒータ
１１４      ヒータ電源
１１６      コイル
１１８      高周波電源
１２０      ガス供給源
１２２      ガス導入口
１２４      ガス配管
１２６      排気管
１２８      排気装置
１３０      ゲートバルブ
１３２      搬出入口
１５０      水素ラジカル
１５２      水素イオン
１５４      紫外光
２００      隔壁部材
２１０      フィン構造
２２０      フィン部材
２２２      上端部
２２４      下端部
２２６      内側端部
２２８      外側端部
２４０      上部支持部材
２４２      上部内側板
２４３      内側溝
２４４      上部外側板
２４５      外側溝
２４６      スペーサ部
２４８      筒状側板
２５０      下部支持部材
２５２      下部内側板
２５３      内側溝
２５４      下部外側板
２５５      外側溝
２５８      筒状側板
Ｗ        ウエハ
【図１】
0004971930.tif 000002
【図２】
0004971930.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004971930.tif 000007
【図７】
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【図８Ａ】
0004971930.tif 000009
【図８Ｂ】
0004971930.tif 000010
【図９Ａ】
0004971930.tif 000011
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
0004971930.tif 000013
【図１０Ｂ】
0004971930.tif 000014
【図１１Ａ】
0004971930.tif 000015
【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
0004971930.tif 000017
【図１２Ｂ】
0004971930.tif 000018
【図１２Ｃ】
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【図１３】
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