(57)【要約】【課題】室温近傍の比較的低い温度で基板を維持して加工する、例えば高アスペクト比のドライエッチング等のプラズマ処理装置でも、防護シールドの温度を適切に制御する。【解決手段】一対の対向する電極２１，２３間の放電によるプラズマを用いて容器の１３中の対象物２９を処理するプラズマ処理装置１１であって、熱伝導性の側壁１９を有する容器１３と、側壁１９の外側に設けられ、側壁１９に熱を与え、又、側壁１９から熱を奪う流水管３７と、伝熱性の材料からなり、温度によって変形することによって側壁１９との接触面積が変化する防護シールド３３ａ，３３ｂと、防護シールド３３ａ，３３ｂを側壁１９の内側に熱伝導可能に取り付ける取付部３１とを備える。【選択図】図１
2009218324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の対向する電極間の放電によるプラズマを用いて容器内の対象物を処理するプラズマ処理装置であって、
熱伝導性の壁部を有する容器と、
上記壁部の外側に設けられ、上記壁部に熱を与え、又、上記壁部から熱を奪う熱源と、
熱伝導性の材料からなり、温度によって変形することによって上記壁部との接触面積が変化する防護シールドと、
上記防護シールドを上記壁部の内側に熱伝導可能に取り付ける取付部と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
上記取付部は、上記壁部と上記防護シールドとが直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成するように取り付け、
上記熱源は、上記壁部から熱を奪うものであり、
上記容器は、直方体状の中空を含み、
上記防護シールドは、熱膨張率が小さい金属からなる壁部側の金属板と熱膨張率が大きい金属からなる容器中心側の金属板とを接合したバイメタルであり、上記接触部分から離れるに従って、上記金属板が上記壁部から乖離するように湾曲しており、高温になるに従って、湾曲が小さくな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】
上記取付部は、上記壁部と上記防護シールドとが直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成するように取り付け、
上記熱源は、上記壁部に熱を与えるものであり、
上記容器は、直方体状の中空を含み、
上記防護シールドは、熱膨張率が大きい金属からなる壁部側の金属板と熱膨張率が小さい金属からなる容器中心側の金属板とを接合したバイメタルであり、上記接触部分から離れるに従って、上記金属板が上記壁部から乖離するように湾曲しており、低温になるに従って、湾曲が小さくな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】
上記熱源は、上記壁部から熱を奪うものであり、
上記取付部は、上記壁部と上記防護シールドとが直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成するように取り付け、
上記容器は、直方体状の中空を含み、
上記壁部は、上記接触部分から離れるに従って、段階的に中心側に突出して厚くなる段差部分を有し、
上記防護シールドは、上記壁部に密着して又は対向して配置され、上記接触部分から離れるに従って、上記壁部と密着又は対向する面が上記壁部の段階に対応して窪み、それによって段階的に薄くなる段差部分を有する板状部材であり、
上記壁部と上記防護シールドのそれぞれの上記段差部分のうち、上記壁部の厚さ方向を向いて対向する壁段差部及びシールド段差部との間隔が、上記接触部分から離れるに従って大きくな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】
上記熱源は、上記壁部から熱を奪うものであり、
上記容器は、円筒状であり、
上記取付部は、上記壁部と上記防護シールドとが上記容器の中心軸方向の直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成するように取り付け、
上記防護シールドは、上記接触部分から離れるに従って、上記壁部からより大きく離れるように湾曲す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて容器内の対象物をドライエッチング、ＣＶＤ、スパッタリング等の手法で処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス等の製造に使用されているプラズマ処理装置として、半導体基板、ガラス基板等の上に薄膜を形成するスパッタ、プラズマＣＶＤ等の製膜装置や基板表面に対して加工を行うドライエッチング装置がある。
【０００３】
例えば、反応性イオンエッチングを行うドライエッチング装置は、六弗化硫黄や三弗化窒素等のプロセスガスが所定の圧力で導入された容器と、その容器内に対向して設けられた１対の平行電極とを備える。この電極の一方には、高周波電源が接続される。基板は、１対の平行電極のうち、電源が接続された平行電極の近傍に配置される。そして、電極に電力を供給すると、電極間の放電によってプロセスガスのイオンとラジカルが生成される。イオンとラジカルは、基板に衝突して基板表面をエッチングする。
【０００４】
このような、プラズマを利用するプロセスでは、プロセスに伴う反応によって生成される生成物が、容器の内壁に堆積して堆積膜となる。堆積膜は、やがて剥離して微少なパーティクルになる。このパーティクルは、容器内を飛散し、基板表面に付着する。近時は、電子デバイスの高集積化が進んでいるため、極めて微少なパーティクルであっても、それが基板表面に付着すると、その基板表面を含む電子デバイスは不良品となる。
【０００５】
電子デバイスの製造歩留まりを向上させるために、基板表面へのパーティクルの付着を抑制することが必要である。そのため、生成物が容器内の内壁に堆積することを防ぐ防護シールドを容器内に設ける。これによって、生成物は、容器の内壁ではなく防護シールドに堆積する。防護シールドの堆積膜の厚さが所定以上になる前に防護シールドを交換することで、堆積膜の剥離又はパーティクル化を防止できる。
【０００６】
防護シールドの交換に掛かる手間、コストを考えると、その交換周期は長い方がよい。そこで、防護シールド（防着シールド）の交換周期を長くするプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の薄膜堆積装置は、防着シールド加熱手段と防着シールドの温度を測定する温度センサを用いる防着シールド温度制御手段を備える。プロセス中の防着シールドの温度以上の一定温度に防着シールドを保持する。
【０００７】
堆積膜の剥離によるパーティクル化の主な原因は、プロセス中とその前後の温度変化にある。すなわち、プロセス開始前からプロセス中にかけて加熱され、プロセス終了後に冷却される。この加熱と冷却を繰り返すことによって、堆積膜に掛かる熱応力が変化し、堆積膜の剥離によるパーティクル化が生じる。特許文献１に記載の薄膜堆積装置は、上述のように、防着シールドの温度を一定温度の以上の高温に保つため、防着シールドの堆積膜が、防着シールドの温度変化のために剥離・パーティクル化して飛散することを抑制できる。
【特許文献１】特開平５−１７９４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プラズマを利用したスパッタ、プラズマＣＶＤのような薄膜形成の場合、基板は１００〜４００℃の比較的高温で維持されるため、前述の特許文献１のように防着シールドを高温に保持してもデポレートや膜質等プロセスへの影響は小さい。これに対して、例えば高アスペクト比のドライエッチングの場合、基板は室温近傍の比較的低い温度で維持されるため、特許文献１のような防着シールドの加熱は、基板のエッチング特性変動等プロセスへの悪影響が強く懸念される。
【０００９】
更に、特許文献１に記載の薄膜堆積装置は、加熱手段を備えるだけであり、冷却手段を備えない。そのため、上述の高アスペクト比のドライエッチング加工のような、室温近傍の比較的低い温度に基板を維持して加工する装置ではプロセスへの悪影響無く適用することができないという問題がある。
【００１０】
また、容器の材料としてはアルミ合金が広く使用されており、容器の内壁は、例えばアルマイト等の耐腐食性、耐プラズマ性の高い保護膜で覆われる。しかし、長期間プラズマに晒されると、容器の内壁の保護膜は劣化し、クラックが発生する。プラズマは、クラックから容器の壁体の内部に進入して、容器の壁体の材料であるアルミ合金等の耐プラズマ性の低いものと反応する。これにより、容器の壁体の材料とプラズマとの反応による生成物が、基板表面に付着する新たなパーティクル源となることがある。特許文献１に記載の技術は、このような容器の内壁自体の劣化を抑えることができないという問題もある。
【００１１】
さらに、特許文献１に記載の技術は、防護シールドを交換する場合、防護シールドだけでなく、それに取り付けられた加熱手段の交換も必要になり、防護シールドの交換に掛かる作業時間及び費用面での負担が大きいという問題もある。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するため、１）室温近傍の比較的低い温度で基板を維持して加工する、例えば高アスペクト比のドライエッチング等の加工の場合でも、防護シールドの温度を適切に制御すること、２）プラズマが発生する容器の内壁自体の劣化を抑えること、３）防護シールドの交換に掛かるコストを低減することが可能なプラズマ処理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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、一対の対向する電極間の放電によるプラズマを用いて容器内の対象物を処理するプラズマ処理装置であって、
熱伝導性の壁部を有する容器と、
上記壁部の外側に設けられ、上記壁部に熱を与え、又、上記壁部から熱を奪う熱源と、
上記壁部の内側に設けられ、一部が上記壁部と常に熱伝達可能であり、上記壁部を介して伝わる熱によって変形することにより、上記壁部との接触面積が変化する防護シールドとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、室温近傍の比較的低い温度で基板を維持して加工する、例えば高アスペクト比のドライエッチング等の加工でも、防護シールドの温度を適切に制御することが可能になる。また、プラズマが発生する容器の内壁自体の劣化を抑えることが可能になる。さらに、防護シールドの交換に掛かるコストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置の一部を切り欠いた斜視図である。プラズマ処理装置１１は、容器１３と、温度調整部３５とを備える。
【００１６】
容器１３は、外観及び内部の中空がともに直方体状をした容器である。容器１３は、上部１５と、底部１７と、側壁（壁部）１９とによって形成される。容器１３の少なくとも側壁１９は、伝熱性の材料からなる。そのような材料の具体例として、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属、及びその合金、又は、グラファイト等が挙げられる。容器１３の内部には、所定圧力のプロセスガスが導入される。そのため、プラズマ処理装置１１は、所定の種類及び構成のガスを所定圧力で維持する機器（図示せず）を更に備える。
【００１７】
容器１３は、その内部に、上下に対向して配置される一対の平行電極である上電極２１及び下電極２３と、処理対象物としての基板２９が載置されるサセプタ２７と、取付部３１と、側壁１３の内側を保護する防護シールド３３ａ，３３ｂとを備える。図示するように、上電極２１は設置され、下電極２３は高周波電源２５に接続される。上下電極２１，２３は、所定の距離だけ離して配置される。サセプタ２７は、下電極２３の上に配置され、基板２９を所定温度に維持しながら支持する。
【００１８】
取付部３１は、防護シールド３３ａ，３３ｂを側壁１３の内側に取り付ける部材であり、例えば側壁１３の内側に設けられた部位（図示せず）と係合する。取付部３１は、熱伝導性の材料で作られている。これによって、取付部３１は、側壁１９と防護シールド３３ａ，３３ｂとが直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成する。
【００１９】
防護シールド３３ａ，３３ｂは、図２に示すように、２種類の金属３３ａ，３３ｂを接合したバイメタルの板である。２種類の金属３３ａ，３３ｂの接合面は、概略、側壁１９と平行に配置される。第１の金属３３ａは、容器１３の中心側に配置される。又、第２の金属３３ｂは、容器１３の内部の側壁側に配置される。第１の金属３３ａの線膨張係数は、第２の金属３３ｂの線膨張係数より大きい。
【００２０】
防護シールド３３ａ，３３ｂは、低温の場合、それぞれ図２に示すように、取付部３１から上方又は下方に離れるに従って、側壁１９から乖離するように湾曲している。防護シールド３３ａ，３３ｂは、上述のように外側より内側の線膨張係数が大きいバイメタルであるため、放電のために高温になると、曲率は小さくなり、防護シールド３３ａ，３３ｂは図３に示すような平坦な板状に近づく。これにより、防護シールド３３ａ，３３ｂと側壁１９との接触面積が大きくなる。そのため、防護シールド３３ａ，３３ｂは、取付部３１及び／又は側壁１９を介して、流水管３７により多くの熱が奪われるようになる。このように、防護シールド３３ａ，３３ｂは、取付部３１及び／又は側壁１９を介して流水管３７との間で熱を授受することによって、曲率を変化させて変形する。
【００２１】
温度調整部３５は、容器１３の側壁１９に熱を与え又は側壁１９から熱を奪う熱源としての流水管３７を含む。流水管３７は、制御する温度に応じて、その内部を冷水、温水又は水蒸気（これらを総称して「水」という。）が流れる。流水管３７は、容器１３の側壁１９に接して設けられる。流水管３７を流れる水の温度及び量は、図示しない温度制御部によって制御される。温度制御部は、例えば、側壁１９の温度及び流水管３７を流れる媒体の温度のそれぞれを検知するセンサと、流水管３７の中の媒体に熱を与えるヒータ又はその媒体から熱を奪う冷却機と、センサから得られる情報に基づいてヒータ又は冷却機を制御する制御ユニットを有する。このような構成により、容器１３の側壁１９の温度を所望の範囲に制御できる。なお、熱源は、流水管３７に限らず、ヒータの熱を側壁１９に伝え又は側壁１９の熱を冷却機に伝えるものであればよい。
【００２２】
次に、プラズマ処理装置１１を利用して高アスペクト比のドライエッチング加工をする場合のプラズマ処理装置１１の動作を説明する。高アスペクト比のドライエッチング加工では、基板２９は、室温近傍の比較的低い温度で維持される。エッチング中は、電極２１，２３の間の放電によって、防護シールド３３ａ，３３ｂは加熱される。そのため、基板２９の温度に合わせて、防護シールド３３ａ，３３ｂを室温程度で維持するには、防護シールド３３ａ，３３ｂを冷却する必要がある。ここでは、防護シールド３３ａ，３３ｂを冷却して、６０℃〜６５℃に維持する例について説明する。
【００２３】
流水管３７には、約６０℃の水が流れる。エッチング前、防護シールド３３ａ，３３ｂは、流水管３７によって約６０℃に維持される。エッチングが開始すると、防護シールド３３ａ，３３ｂは、放電によって加熱される。そのため、防護シールド３３ａ，３３ｂは、上述のように平板状に近づく（例えば、図３参照）。すると、防護シールド３３ａ，３３ｂと側壁１９との接触面積は増加する。これによって、より多くの防護シールド３３ａ，３３ｂの熱は流水管３７に奪われ、その結果、防護シールド３３ａ，３３ｂの温度は下がる。防護シールド３３ａ，３３ｂの温度が下がると、防護シールド３３ａ，３３ｂは、次第に大きく湾曲して、防護シールド３３ａ，３３ｂを側方から見た、曲率が小さくなる。防護シールド３３ａ，３３ｂは、やがて、図１に示すように、取付部３１のみを介して側壁１９に熱を伝える程度に、大きく湾曲する。その後、エッチングのための放電によって、再び、防護シールド３３ａ，３３ｂの温度が上昇すると、防護シールド３３ａ，３３ｂは平板状に近づき、これまで説明したプロセスを繰り返す。これによって、防護シールド３３ａ，３３ｂは、６０℃〜６５℃に保たれる。
【００２４】
なお、防護シールドは、本実施の形態とは逆に、外側の金属の線膨張係数が、内側の金属の線膨張係数よりも大きくてもよい。この場合、高温になるに従って、湾曲が小さくなり、上記壁部の内側に接する部分が増加する。そのため、流水管３７によって加熱して防護シールドの温度を維持する場合に適応できる。なお、防護シールドを構成する材料及び各材料の割合は、維持されるべき温度に応じて適宜調節されるとよい。なお、取付部３１は、その長手方向が水平方向であるとしたが、その方向は上下方向であってもよく、また斜め方向であってもよい。なお、防護シールドは、上下別体であるとしたが、一体をなしてもよい。この場合、防護シールドは、例えばピン、ネジ等の取付部によって、側壁１９に固定されるとよい。またこの場合、側壁１９と防護シールドとが熱的に常に接触する接触部分は、側壁１９と防護シールドとが直接的に接触する部分になる。
【００２５】
以上、説明したように、本実施の形態によると、例えば高アスペクト比のドライエッチング等のように、室温近傍の比較的低い温度で基板を維持して加工する場合でも、その加工対象である基板の温度に影響を与えない温度範囲に防護シールドを適切に制御することが可能になる。また、防護シールドの構成を変形することによって防護シールドを高温に保つことも可能である。従って、種々の態様で利用される防護シールドに、プラズマプロセスに伴う反応によって生成される生成物が堆積した場合であっても、その堆積した生成物が、剥離・パーティクル化して飛散することを抑制できる。
【００２６】
また、防護シールド３３ａ，３３ｂは、容器の側壁１９の比較的近傍に配置される。そのため、プラズマプロセスに伴う反応による生成物が、容器の側壁１９の内側に流れ込む隙間が小さくなる。従って、プラズマが発生する容器の内壁自体の劣化を抑えることが可能になる。さらに、本実施の形態のプラズマ処理装置１１によれば、防護シールドに上記生成物が堆積した場合、流水管等はそのままにして、防護シールドのみを交換すればよい。従って、防護シールドの交換等のメンテナンスに掛かる手間及び費用を軽減することが可能になる。
【００２７】
実施の形態２．
本実施の形態のプラズマ処理装置は、防護シールドが容器の側壁との接触面積を変える機構に、実施の形態１とは異なる特徴を有する。その機構は、容器の側壁及び防護シールドの形状によって具体化される。図４は、本発明の実施の形態２に係るプラズマ処理装置が備える防護シールド及び容器の側壁の特徴的な部分を拡大して示す側方断面図である。図４に示す部分以外について、本実施の形態のプラズマ処理装置は、図１に示す実施の形態１のプラズマ処理装置と同様の部位を備え、対応する部位は同じ参照符号を用いて説明する。
【００２８】
容器１３の側壁１１９は、図４に示すように、後述する取付部１３１が取り付けられる係合部分から離れるに従って、段階的に容器の内側に突出して厚くなる。側壁１１９は、上下のそれぞれに５つの段差部分を有する。側壁１１９は、上下方向を向く複数の内壁部、すなわち、係合部分に近い方から、第１内壁部１５５ａ，１５５ｂ、第２内壁部１５９ａ，１５９ｂ、第３内壁部１６３ａ，１６３ｂ、第４内壁部１６７ａ，１６７ｂ、第５内壁部１７１ａ，１７１ｂを有する。また、側壁１１９は、厚さ方向を向く複数の壁段差部、すなわち、第１壁段差部１５７ａ，１５７ｂ、第２壁段差部１６１ａ，１６１ｂ、第３壁段差部１６５ａ，１６５ｂ、第４壁段差部１６９ａ，１６９ｂ、第５壁段差部１７３ａ，１７３ｂを有する。側壁１１９の各段差部分は、第１から第５内壁部と第１から第５壁段差部とのそれぞれを有する。
【００２９】
上下の防護シールド１３３ａ，１３３ｂは、実施の形態１の取付部３１と同様の取付部１３１によって、側壁１９と直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成するように、側壁１１９に取り付けられる。上下の防護シールド１３３ａ，１３３ｂは、それぞれ、取付部１３１から離れるに従って、側壁１１９の段差部分に対応して窪み、側壁１１９と対向する対向面が窪み、それによって段階的に薄くなる板状の部材である。防護シールド１３３ａ，１３３ｂは、それぞれ、上下方向を向く複数の対向面部、すなわち、第１対向面部１３５ａ，１３５ｂ、第２対向面部１３９ａ，１３９ｂ、第３対向面部１４３ａ，１４３ｂ、第４対向面部１４７ａ，１４７ｂ、及び第５対向面部１５１ａ，１５１ｂを有する。また、防護シールド１３３ａ，１３３ｂは、それぞれ、厚さ方向を向く複数のシールド段差部、すなわち、第１シールド段差部１３７ａ、１３７ｂ、第２シールド段差部１４１ａ、１４１ｂ、第３シールド段差部１４５ａ、１４５ｂ、第４シールド段差部１４９ａ、１４９ｂ、及び第５シールド段差部１５３ａ、１５３ｂを有する。防護シールド１３３ａ，１３３ｂの各段差部分は、第１から第５対向面部と第１から第５シールド段差部とのそれぞれを有する。
【００３０】
側壁１１９の段差部分群と、防護シールド１３３ａ，１３３ｂの段差部分群とは、所定の関係で対応付けられている。
【００３１】
内壁部及び対向面部、すなわち、側壁１１９及び防護シールド１３３ａ，１３３ｂのそれぞれの段差部分群が有する上下方向を向く部分は、密着するか又は所定の間隔で平行に対向して配置される。具体的には、第１内壁部１５５ａ，１５５ｂと第１対向面部１３５ａ，１３５ｂとはそれぞれ密着している。また、例えば、第２から第５内壁部１５９ａ，１５９ｂ，１６３ａ，１６３ｂ，１６７ａ，１６７ｂ，１７１ａ，１７１ｂは、それぞれ、第１から第５対向面部１３９ａ，１３９ｂ，１４３ａ，１４３ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１５１ａ，１５１ｂと一定の間隔で平行に対向して配置されている。
【００３２】
次に、壁段差部及びシールド段差部、すなわち、側壁１１９及び防護シールド１３３ａ，１３３ｂのそれぞれの段差部分群が有する側壁１１９の厚さ方向を向く部分は、取付部１３１から離れるに従って間隔が次第に大きくなるように、平行に対向して配置される。具体的には、防護シールド１３３ａ，１３３ｂが収縮している低温状態で、第１から第５壁段差部及び第１から第５シールド段差部のそれぞれは、全て離れており、例えば、第２壁段差部１６１ａと第２シールド段差部１４１ａとの間隔は、第１壁段差部１５７ａと第１シールド段差部１３７ａとの間隔より大きい。また、例えば、第３壁段差部１６５ａと第３シールド段差部１４５ａとの間隔は、第２壁段差部１６１ａと第２シールド段差部１４１ａとの間隔より大きい。第３から第５壁段差部１６５ａ，１６９ａ，１７３ａ及び第３から第５シールド段差部１４５ａ，１４９ａ，１５３ａも、同様に、取付部１３１から離れるに従って間隔が次第に大きくなるように配置される。また、下側の壁段差部１５７ｂ，１６１ｂ，１６５ｂ，１６９ｂ，１７３ｂ及びシールド段差部１３７ｂ，１４１ｂ，１４５ｂ，１４９ｂ，１５３ｂも、同様である。
【００３３】
このように、側壁１１９の段差部分群と、防護シールド１３３ａ，１３３ｂの段差部分群、特に壁段差部とシールド段差部とが、取付部１３１から離れるに従って間隔が次第に大きくなるように配置されることによって、防護シールド１３３ａ，１３３ｂが加熱されて膨脹すると、図５に示すように、取付部１３１に近くに配置された対向する壁段差部及びシールド段差部から順に、当接する。図５には、第１壁段差部１５７ａ及び第１シールド段差部１３７ａと、第２壁段差部１６１ａ及び第２シールド段差部１４１ａとが接触した状態を示す。高温になると、側壁１１９と防護シールド１３３ａ，１３３ｂとの接触面積が増加するため、取付部１１３及び／又は側壁１１９を介して、防護シールド１３３ａ，１３３ｂから流水管３７に、低温の場合よりも多くの熱が伝わり、防護シールド１３３ａ，１３３ｂの温度は低下する。そのため、実施の形態１と同様に、室温程度の温度範囲に防護シールドを適切に制御することが可能になる。従って、プラズマプロセスに伴う反応によって生成される生成物が防護シールドに堆積した場合であっても、その堆積した化合物が、剥離又はパーティクル化して飛散することを抑制できる。
【００３４】
また、防護シールド１３３ａ，１３３ｂは、容器の側壁１１９の近傍に配置される。そのため、プラズマプロセスに伴う反応による生成物が、容器の側壁１１９の内側に流れ込む隙間が小さくなる。従って、プラズマが発生する容器の内壁自体の劣化を抑えることが可能になる。さらに、本実施の形態によれば、防護シールドに上記生成物が堆積した場合、流水管等はそのままにして、防護シールドのみを交換すればよい。従って、防護シールドの交換等のメンテナンスに掛かる手間及び費用を軽減することが可能になる。
【００３５】
なお、側壁１１９及び防護シールド１３３ａ，１３３ｂが有する段差部分は、それぞれ５つであるとしたが、それぞれの突出部分と窪み部分とが上記のように対応付けられた関係にあればその数はこれに限定されない。
【００３６】
実施の形態３．
本実施の形態のプラズマ処理装置は、防護シールドが容器の側壁との接触面積を変える機構に、実施の形態１及び２とは異なる特徴を有する。その機構は、容器及び防護シールドの形状によって具体化される。図４は、本発明の実施の形態３に係るプラズマ処理装置の上方からの断面を示す平面図である。
【００３７】
プラズマ処理装置２１１は、容器２１３と、温度調整部２３５とを備える。
【００３８】
容器１３は、外観及び内部の中空がともに円柱状である。容器１３は、円筒形状の側壁２１９と、底部２１７と、図示しない上部とによって形成される。容器１３の少なくとも側壁１９は、実施の形態１と同様に、熱伝導性の材料からなる。また、容器１３の内部には、実施の形態１と同様の図示省略する機器によって、所定のガスが所定圧力で導入される。
【００３９】
容器２１３は、その内部に、実施の形態１と同様に、上下に対向して配置される一対の平行電極（図示せず）と、処理対象物としての基板２２９が載置されるサセプタ２２７と、取付部２３１と、側壁２１３の内側を保護する防護シールド２３３ａ，２３３ｂとを備える。
【００４０】
取付部２３１は、防護シールド２３３ａ，２３３ｂを側壁２１３の内側に取り付ける部材であり、例えば側壁２１３の内側に設けられた部位（図示せず）と係合する。取付部２３１は、伝熱性の材料で作られている。これによって、取付部３１は、壁部２１９と防護シールド２３３ａ，２３３ｂとが上下方向（容器２１３の中心軸方向）の直線帯状に熱的に接触する接触部分を形成する。
【００４１】
防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、図６に示すように、取付部２３１から離れるに従って、側壁２１９からより大きく離れるように湾曲する。防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、例えば、容器２１３の半径よりも小さい半径を有する小円筒をその中心軸と平行に切り欠いた形状をする部分である。防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、上記小円筒の中心軸と容器２１３の中心軸とが平行になるように、また、容器２１３の外方に突き出す方向に配置される。高温になると、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは膨脹する。そのため、図６の点線で示すように、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの曲率は大きくなり、防護シールド２３３ａ，２３３ｂと側壁２１９との接触面積は大きくなる。なお、図３には、容器２１３の中に３つの防護シールド２３３ａ，２３３ｂが設けられる例を示すが防護シールド２３３ａ，２３３ｂの数は、これに限られない。防護シールド２３３ａ，２３３ｂの数は、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの曲率半径、温度変化に対する変形量等を考慮して、防護シールド２３３ａ，２３３ｂが容器２１３の内壁をほぼ覆うように決定されるとよい。
【００４２】
温度調整部２３５は、実施の形態１と同様に、容器２１３の側壁２１９に熱を与え又は側壁２１９から熱を奪う熱源としての流水管２３７を含む。流水管２３７は、容器２１３の側壁１９に接して設けられ、図示しない温度制御部によって制御される。
【００４３】
次に、プラズマ処理装置２１１を利用して高アスペクト比のドライエッチング加工をする場合のプラズマ処理装置１１の動作を説明する。実施の形態１と同様に、防護シールド２３３ａ，２３３ｂを冷却して、７５℃〜８０℃に維持する例について説明する。
【００４４】
流水管２３７には、約６０℃の水が流れる。エッチング前、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、流水管２３７によって約６０℃に維持される。エッチングが開始すると、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、放電によって加熱される。そのため、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの曲率が、上述のように大きくなり、防護シールド２３３ａ，２３３ｂと側壁２１９との接触面積が、増加する。これによって、より多くの防護シールド２３３ａ，２３３ｂの熱が流水管２３７に奪われ、その結果、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの温度が下がって、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、次第に大きく湾曲して、防護シールド２３３ａ，２３３ｂを上方から見た曲率が大きくなる（図６の点線で示す防護シールド）。防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、やがて、図６の実線で示すように、取付部２３１のみを介して側壁２１９に熱を伝える程度に、大きく湾曲する。その後、エッチングのための放電によって、再び、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの温度が上昇すると、防護シールド２３３ａ，２３３ｂの曲率が大きくなり、これまで説明したプロセスを繰り返す。これによって、側壁２１９は、６０〜６５℃に保たれ、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、７５℃〜８０℃に保たれる。
【００４５】
以上、説明したように、本実施の形態によると、室温程度の温度範囲に防護シールドを適切に制御することが可能になる。従って、プラズマプロセスに伴う反応によって生成される生成物が防護シールドに堆積した場合であっても、その堆積した生成物が、剥離又はパーティクル化して飛散することを抑制できる。
【００４６】
また、防護シールド２３３ａ，２３３ｂは、容器の側壁２１９の比較的近傍に配置される。そのため、プラズマプロセスに伴う反応による生成物が、容器の側壁２１９の内側に流れ込む隙間が小さくなる。従って、プラズマが発生する容器の内壁自体の劣化を抑えることが可能になる。さらに、本実施の形態によれば、防護シールド２３３ａ，２３３ｂに上記生成物が堆積した場合、流水管等はそのままにして、防護シールドのみを交換すればよい。従って、防護シールドの交換等のメンテナンスに掛かる手間及び費用を軽減することが可能になる。
【００４７】
発明者らは、プラズマ処理装置により、基板をドライエッチングする実験を行った。実験に用いたプラズマ処理装置は、実施の形態３と同様の形状をした分割型防護シールドを４組備える。エッチングガスは、ＮＦ３を用い、内部圧力は約１０Ｐａで調整した。実験に用いたプラズマ処理装置は、円柱状容器の側壁の内部に配管を備える。配管の中に温度調整された水を循環させることによって、側壁の温度は、６０℃〜６５℃に制御した。高周波電源からは、５００Ｗの電力を電極を供給し、容器の中にプラズマを生成して、基板をエッチングした。このような実験の結果、防護シールドは、７５℃〜８０℃に保たれ、生成物によるパーティクル付着も無く、またプラズマダメージによる真空槽内壁の劣化も防止可能という良好な結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、プラズマを利用して処理をする装置等に適用でき、特に基板に薄膜を形成するプラズマ処理装置等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置の一部を切り欠いて示す斜視図。
【図２】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の側方断面図。
【図３】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の高温の防護シールドを拡大して示す側方断面図。
【図４】実施の形態２に係るプラズマ処理装置の低温の防護シールドを拡大して示す側方断面図。
【図５】実施の形態２に係るプラズマ処理装置の高温の防護シールドを拡大して示す側方断面図。
【図６】実施の形態３に係るプラズマ処理装置の上方断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１１・２１１  プラズマ処理装置、１３・２１３  容器、１９・１１９・２１９  側壁、２１・２３  電極、２５  高周波電源、２９・２２９  基板、３１  取付部、３３ａ・３３ｂ・１３３ａ・１３３ｂ・２３３ａ・２３３ｂ  防護シールド、３７・２３７  流水路
【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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【図６】
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