(57)【要約】  信頼性または歩留まりを向上させることができるプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供する。真空容器内部に配置された処理室内部に配置されウエハが載置される試料台と、試料台の前記上面の外周側でこれを囲んで配置され高周波電力が供給される導体製のリング状電極と、当該リング状電極の上方で載せられてこれを覆う誘電体製のカバーと、前記試料台を構成して円板または円筒形状を有した基材の外周側部分に配置された貫通孔内に吊り下げられて配置されその上端部に前記リング状電極と接続されてこれに位置決めされたコネクタ部を有した棒状部材と、前記貫通孔の下方の前記試料台下方で隙間を空けて配置された水平方向に延在する梁状の部材であってその一端が前記棒状部材の下端部と連結され他端が前記試料台に対して位置決めされ前記棒状部材を前記他端についてリング状電極に対して上向きに付勢する梁状の部材と、給電経路を介して前記棒状部材に接続され前記リング状電極に高周波電力を供給する高周波電源とを備えた。
2020256094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部に配置された処理室と、当該処理室内部に配置されその上面に処理対象のウエハが載置される試料台と、当該試料台の前記上面の外周側でこれを囲んで配置され高周波電力が供給される導体製のリング状電極と、当該リング状電極の上方で載せられてこれを覆う誘電体製のカバーと、前記試料台を構成して円板または円筒形状を有した基材と、当該基材の外周側部分に配置された貫通孔内に吊り下げられて配置されその上端部に前記リング状電極と接続されてこれに位置決めされたコネクタ部を有した棒状部材と、前記貫通孔の下方の前記試料台下方で隙間を空けて配置された水平方向に延在する梁状の部材であってその一端が前記棒状部材の下端部と連結され他端が前記試料台に対して位置決めされ前記棒状部材を前記他端について前記リング状電極に対して上向きに付勢する梁状の部材と、給電経路を介して前記棒状部材に接続され前記リング状電極に高周波電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記梁状の部材の前記他端が前記基材の中央部の下方で前記試料台に対して位置決めされたプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記棒状部材が前記給電経路を構成するプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記梁状の部材が前記棒状部材を上向きに付勢する板バネであるプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
金属製の前記梁状の部材が前記給電経路を構成するプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料台の前記上面を覆って前記ウエハが載せられる誘電体製の膜とこの誘電体製の膜内部に配置され前記ウエハの処理中に高周波電力が供給される膜状の電極とを備え、前記基材が接地電位と電気的に接続されたプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料台内部に配置され前記ウエハを加熱するヒータを備えたプラズマ処理装置。
【請求項８】
真空容器内部の処理室内に配置された試料台上に処理対象のウエハを配置し、前記処理室内にプラズマを形成して前記ウエハを処理するプラズマ処理方法であって、
前記処理中に前記試料台の内部に配置された電極に第１の高周波電力を供給しつつ、前記試料台の前記ウエハの外周側に配置された誘電体製のリング状カバーの下方で当該リング状カバーに覆われたリング状の電極に第２の高周波電力を供給する工程を備え、
前記試料台の内部を貫通する貫通孔の内部に配置され前記リング状の電極と接続された導電体製の棒状の部材およびその一端部が当該棒状の部材の下端部と接続され他端部前記試料台に対して位置が固定された導電体製の板状のバネ部材を通して前記高周波電力を前記リング状の電極に供給するプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に係り、特に半導体基板などの被処理材の加工に好適なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置は様々な方式が使用されている。【０００３】
一般に、プラズマ処理装置は、真空処理室、これに接続されたガス供給装置、真空処理室内の圧力を所望の値に維持する真空排気系、被処理材であるウエハを載置する電極、真空処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段などから構成されている。プラズマ発生手段によりシャワープレート等から真空処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とすることで、ウエハ載置用電極に保持されたウエハのエッチング処理が行われる。【０００４】
近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、微細加工つまり加工精度の向上が要求されるとともに、半導体デバイスの回路構造もより微細となり、半導体デバイスの回路がその上に形成される半導体ウエハ等の基板のより外周縁部まで性能の良い半導体デバイスを歩留まり良く製造できるよう求められている。すなわち、プラズマ処理装置が施す処理が半導体デバイスの性能を悪化させてしまうことに至らないように基板の外周縁部の領域の大きさをより小さくすることが求められている。このような基板の外周側部分での性能の悪化を抑制するために、基板が載せられた試料台の上面の基板の外周側の領域において電界の集中を低減する。そして、基板の上面の外周側部分における処理の特性、例えばエッチング処理の場合には処理の速度（エッチングレート）が急激に増大してしまうことを抑制する必要がある。このことを達成するために、基板の処理中に基板の上面の上方に形成されるシースの厚みの基板の中心部から外周縁までの変化が抑制されるように、基板の外周側で試料台の上部の上面を覆って配置された誘電体製のサセプタリングを含む基板の外周側領域での電界を調節することが考えられてきた。【０００５】
このような技術として、例えば、特開２０１６−２２５３７６号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。上記特許文献１では、半導体ウエハ等の基板状の試料が載せられた試料台上部の試料の外周を囲んで配置された絶縁体製のリングの下方でこれに覆われて、上記試料の外周側でこれを囲んで配置された導電体製のリングに所定の周波数の高周波電力を印加して、試料の上面の外周側部分での荷電粒子の進入方向を試料の上面に垂直に近づけて、処理の歩留まりの向上を図る技術が開示されている。【０００６】
また、特開２０１１−００９３５１号公報（特許文献２）には、プラズマに面するフォーカスリングにバイアス電位形成用の高周波電力を供給し、これにより導電体の上面の上 方に形成されたバイアス電位の大きさを導電体のプラズマによる削れや消耗の度合いに応じて調節することで処理の性能が時間とともに変動してしまうことを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−２２５３７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−００９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の技術は、次の点について考慮が不十分であったため、問題が生じていた。【０００９】
すなわち、上記特許文献１は、導電性のリングに高周波電力が供給される給電ライン上での直列共振を生起することにより、給電ラインのインピーダンスを下げて大きな電流を流せる作用を奏するものの、大きな電流が流れることで給電経路での発熱量が大きくなってしまう点について考慮されていない。特に、大きな電流が流れた際には、試料台の内部での給電経路上に配置されたケーブルのコネクタ等の経路を構成する２つの部材の接続部分で大きな発熱が生じて上記接続部分を損傷させたり周囲の部材に悪影響を及ぼす虞がある点について考慮されていない。【００１０】
また、特許文献２においても、フォーカスリングがプラズマに面しているため、プラズマに接触することでフォーカスリングに対する給電ラインからの高周波電力の電流がプラズマに流れ込む虞があり、この際には特許文献１と同様の問題が生じてしまう。上記特許文献２の技術では、試料台の内部の給電経路上の接続部分において発熱が大きくなって給電経路が損傷して装置の信頼性が損なわれてしまう点や、試料台の上面またはその上に載せられるウエハの上面に、発熱からの影響による温度の不均一が生じた結果、処理後の形状が所望のものから大きくズレてしまう点について、考慮されていない。【００１１】
本発明の目的は、信頼性または歩留まりを向上させることができるプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供することにある。【００１２】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１４】
一実施の形態におけるプラズマ処理装置は、プラズマが形成される処理室を内部に備えた真空容器と、上記処理室内の下部に配置され、処理対象の半導体ウエハが載せられる載置面を備えた試料台と、上記処理室内に供給されたガスを用いてプラズマ形成用の電界を形成する電界形成部と、を有する。さらに、上記試料台を構成し、上記プラズマが形成されている間に第１の高周波電源から第１の高周波電力が供給される第１の電極と、上記試料台の上記載置面の外周部に配置されて上記試料台の表面を覆い、誘電体からなるリング状部材と、上記リング状部材の内部に配置され、第２の高周波電源からの第２の高周波電力が供給される第２の電極と、を有する。さらに、上記試料台の上記載置面を構成し、静電気による半導体ウエハ吸着用の直流電力が内部に供給される膜状の静電吸着用電極と、上記第２の電極に上記第２の高周波電力を供給する経路を構成する給電コネクタと、を有する。そして、上記給電コネクタは、上記試料台の上記リング状部材によって覆われる部分の内部を貫通する貫通孔内に配置された絶縁性の円筒形部材の内部に配置される導電性の円筒部材と当接し、かつ長手方向に対向する両端の内、上記導電性の円筒部材が当節しない一端が固定され、上記導電性の円筒部材の下方への延伸に連動して上下方向にたわみ変形可能な弾性を有した導電部材を備える。【００１５】
また、一実施の形態におけるプラズマ処理方法は、（ａ）プラズマ処理が行われる真空容器内に設けられた試料台に半導体ウエハを載置する工程と、（ｂ）上記試料台上に載置された上記半導体ウエハ上にプラズマを形成し、上記プラズマを形成している間、第１の高周波電源から上記試料台に第１の高周波電力を供給して上記半導体ウエハにプラズマ処理を行う工程と、を有する。さらに、上記プラズマ処理中に、第２の高周波電源から上記試料台の外周部の上部に配置された電極に、上記試料台に設けられた給電コネクタを介して第２の高周波電力を供給する。さらに、上記試料台のリング状部材によって覆われる部分の内部を貫通する貫通孔内に配置された上記導電性の円筒部材と当接し、かつ長手方向に対向する両端の内、上記導電性の円筒部材が当節しない一端が固定され、上記導電性の円筒部材の下方への延伸に連動して上下方向にたわみ変形可能な弾性を有した導電部材とを備えた上記給電コネクタを介して上記第２の高周波電力を供給する。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００１７】
プラズマ処理装置の信頼性を向上させ、プラズマ処理における歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示す本実施例のプラズマ処理装置のサセプタリングの別の部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】図２に示す本発明の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図５】図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図６】図２に示す実施例のさらに別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の別の実施例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の別の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の別の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の別の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
従来のプラズマ処理装置では、処理室内に配置されウエハがその上面に載置されたウエハ載置用電極は、ウエハの処理中に処理室内に形成されるプラズマから伝達される熱や当該ウエハの表面上に予め形成、配置された膜とプラズマとの相互作用により生じる熱を受けて加熱される。この際、ウエハ載置用電極の上部に配置されこれを構成する部材のうち、金属等の導電体材料から構成された基材とその下方に当該基材とネジやボルトで締結等され接続されて一体に配置された絶縁性材料または誘電体材料から構成された絶縁プレートとは、温度が上昇に伴って生じる膨張の結果得られる寸法、形状にこれらの熱膨張係数の差により、差が生じてしまい、この結果一体に接続されたウエハ載置用電極の上部の形状は、曲がりや凹凸等の初期のものからの歪や変動が生じてしまう。
【００２０】
このような歪が生じたウエハ載置用電極の基材や絶縁プレート等の上部を構成する部材貫通する貫通孔は、長さ等の寸法や中心軸の角度や方向が変化することになり、これに伴って貫通孔の内部に配置された部材あるいはウエハ載置用電極上部に載せられた部材の位置やこれらの相対的な距離に変化が生じてしまう。特に、上記の歪や変形は、円板または円筒形状を備えたウエハ載置用電極の上部の部材の外周側で大きくなる。例えば、当該ウエハ載置用電極がその上部の外周側に高周波電力が供給される導電体製のリングが配置された構成である場合には、当該リングとウエハ載置用電極１２０の内部に配置されリングに供給される高周波電力が通電する給電経路の端部との距離が上記変形や歪の発生に伴って変化することになり、これらのリングと端部との間を接続するコネクタ部分に対して変形または変位させようとする外力が作用することになる。
【００２１】
このため、従来の技術では外力がコネクタの構造的強度を超えると当該コネクタに破損が生じてしまう。また、生じる変形や歪の大きさが当該コネクタの許容される範囲内であっても、複数枚のウエハが連続的に処理される場合、ウエハ載置用電極およびこれに搭載された上記コネクタ部分にはプラズマを用いた処理毎の加熱および処理が終了した後の冷却とこれらに伴う膨張、収縮に起因する変形や変位または歪が繰り返して生じることになる。そして、このような変形、変位や歪の繰り返しに伴ってコネクタ部分の２つの部材が接続された部分において摺動が生起すると、この摺動の結果、摩耗や発熱により生じる相互作用による反応物の形成、さらには汚染や導通性能の低下や部材の破損が生じてしまい、その結果、プラズマ処理装置の長期間に渡る信頼性が損なわれてしまうという問題が生じる虞があった。
【００２２】
本願発明は上記の課題を解決するために想起されたものである。
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図１〜図４を用いて説明する。【００２５】
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す断面図である。特に、図１は、プラズマを形成するための電界としてマイクロ波の電界を用いて、上記マイクロ波の電界と磁界とのＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を生起してプラズマを形成し、上記プラズマを用いて半導体ウエハなどの基板状の試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置を示している。【００２６】
図１に示すプラズマエッチング装置１００について説明する。プラズマエッチング装置１００は、プラズマが形成される処理室１０４を内部に備えた真空容器１０１を有している。真空容器１０１の円筒形状を有した上部の側壁の上端上方に円板形状を有した誘電体窓１０３（例えば石英製）が蓋部材として載せられて当該真空容器１０１の一部を構成する。円筒形の真空容器１０１の側壁の上方に載せられた状態で誘電体窓１０３周縁部の裏面と真空容器１０１の円筒形を有した側壁の上端との間にはＯリング等のシール部材が挟まれて配置され、真空容器１０１内部の処理室１０４内が排気されて減圧されて誘電体窓１０３が真空容器１０１に押し付けられることでシール部材に変形が生じることにより、真空容器１０１または処理室１０４の内部と外部とが気密に区画されている。【００２７】
また、真空容器１０１の下部には処理室１０４に面して円形の開口を有した真空排気口１１０が配置され、真空容器１０１の下方に配置されて接続された真空排気装置（図示省略）と連通されている。さらに、真空容器１０１の上部の蓋部材を構成する誘電体窓１０３の下面の下方には、処理室１０４の円形の天井面を構成して処理室１０４に面したシャワープレート１０２が備えられている。シャワープレート１０２は、中央部に貫通して配置された複数のガス導入孔１０２ａを有した円板形状を有しており、当該ガス導入孔１０２ａを通してエッチング処理用のガスが処理室１０４に上方から導入される。本実施例のシャワープレート１０２は、石英等の誘電体の材料から構成されている。【００２８】
真空容器１０１の上部の外側の上方側の箇所には、プラズマ１１６を処理室１０４内部に生成するための電界および磁界を形成する電界・磁界形成部１６０が配置されている。電界・磁界形成部１６０は、以下の構成を含んでプラズマエッチング装置１００に備えられている。すなわち、電界・磁界形成部１６０は、誘電体窓１０３の上方に配置され且つプラズマ１１６を生成するための所定の周波数の高周波電界を処理室１０４内に導入するため当該電界が内部を伝送される導波管１０５が配置され、その下部を構成する円筒形部分は上下方向に軸を有して誘電体窓１０３上面の中央部の上方で誘電体窓１０３より径の小さい円筒の下端部が配置されている。さらに、導波管１０５の他方の端部には、導波管１０５の内部を伝送される高周波の電界を発信して形成する電界発生用電源１０６が備えられている。当該電界の所定の周波数は、特に限定されないが、本実施の形態では２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用される。【００２９】
処理室１０４の誘電体窓１０３の上方の導波管１０５の円筒形状部の下端部および処理室１０４の円筒形状部を構成する真空容器１０１の側壁の外周側の周囲の各々には、磁場発生コイル１０７がこれらを囲んだ状態で配置されている。磁場発生コイル１０７は、直流電流が供給されて磁場を形成する上下方向に複数の段に配置された電磁石およびヨークから構成されている。【００３０】
上記の構成において、シャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａから処理室１０４内に処理用のガスが導入された状態で、電界発生用電源１０６より発振されたマイクロ波の電界は、導波管１０５の内部を伝播して誘電体窓１０３およびシャワープレート１０２を透過して処理室１０４に上方から下向きに供給される。さらに、磁場発生コイル１０７に供給された直流電流により生起された磁界が処理室１０４内に供給され、マイクロ波の電界と相互作用を生じさせ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を生起する。当該ＥＣＲにより、処理用のガスの原子または分子が励起、解離または電離され、処理室１０４内に高密度のプラズマ１１６が生成される。【００３１】
プラズマ１１６が形成される空間の下方の処理室１０４の下部には、試料台を構成するウエハ載置用電極（第１の電極）１２０が配置されている。ウエハ載置用電極１２０はその上部の中央部は外周側より上面が高くされた円筒形の突起（凸状）部分を備えており、凸上部の上面に試料（処理対象）である半導体ウエハ（以降、単にウエハとも言う）１０９が載せられる載置面１２０ａを備えている。その載置面１２０ａは、シャワープレート１０２または誘電体窓１０３に対向するように配置されている。【００３２】
図２に示すように、ウエハ載置用電極１２０上部を構成する電極基材１０８の凸部の上面１２０ｂが誘電体膜１４０で被覆され、当該誘電体膜１４０が載置面１２０ａを構成する。誘電体膜１４０の内部には、図１に示す高周波フィルタ１２５を介して直流電源１２６と接続された静電吸着用の複数の導電体製の膜である導電体膜１１１が配置されている。ここで、導電体膜１１１は、静電気による半導体ウエハ吸着用の直流電力が内部に供給され、これを覆う誘電体膜１４０の上部を挟んでウエハ１０９を吸着させる静電気を形成するための膜状の静電吸着用電極である。本実施例の導電体膜１１１は、上方から見て円またはこれとみなせる程度に近似した形状を有して相互に所定の距離だけ距離をあけて配置され絶縁された複数の膜であり、複数の膜状の電極の一方と他方とが異なる極性が付与される双極型のものであっても、または同じ極性が付与される単極型のものであってもよい。図１では単一の導電体膜１１１のみが開示されているが、本実施例は双極型の静電吸着電極として各々異なる極性が付与される複数の導電体膜１１１が誘電体膜１４０内部に配置される。【００３３】
ウエハ載置用電極１２０の内部に配置された導電体製の円形または円筒形状を有した電極基材１０８は、高周波電源１２４と整合器１２９を介して同軸ケーブル等の配線を含む給電経路を通して接続されている。これら高周波電源（第１の高周波電源）１２４と整合器１２９とは、高周波フィルタ１２５と導電体膜１１１との間の距離より近い箇所に配置されている。さらに、高周波電源１２４は、接地１１２に接続されている。【００３４】
本実施例において、ウエハ１０９の処理中には、高周波電源１２４からの所定の周波数の高周波電力（第１の高周波電力）が供給され、ウエハ載置用電極１２０の誘電体膜１４０の上面上に吸着されて保持されたウエハ１０９の上方にプラズマ１１６の電位との差に応じた分布を有するバイアス電位が形成される。言い換えると、上記試料台は、プラズマ１１６が形成されている間に高周波電源１２４から高周波電力（第１の高周波電力）が供給されるウエハ載置用電極（第１の電極）１２０を有している。【００３５】
電極基材１０８の内部には、伝達される熱を除去してウエハ載置用電極１２０を冷却するために、電極基材１０８またはウエハ載置用電極１２０の上下方向の中心軸周りに螺旋状または同心状に多重に配置され内部を温度が所定の範囲に調節された冷媒が通流する冷媒流路１５２が備えられている。この冷媒流路１５２のウエハ載置用電極１２０への入口及び出口は、図示しない冷凍サイクルを備えて冷媒を熱伝達により所定の範囲内の温度の調節する温度調節器と管路により接続されており、冷媒流路１５２を流れて熱交換により温度が変化した冷媒は出口から流出して管路を介し温度調節器内部の流路を通って所定の温度範囲にされた後電極基材１０８内の冷媒流路１５２に供給されて循環する。【００３６】
ウエハ載置用電極１２０の電極基材１０８の凸状部のウエハ１０９と同様の円形状を有した載置面１２０ａの外周側には、これを囲んで上方から見てリング状に配置された凹み部１２０ｄが配置されている。この凹み部１２０ｄの試料台の載置面１２０ａより高さが低く形成されたリング状の上面には、石英あるいはアルミナなどのセラミクスといった誘電体製の材料から構成されたリング状部材であるサセプタリング１１３が載せられて、凹み部１２０ｄの底面あるいは凸状部の円筒形の側壁面がプラズマ１１６に対して覆われる。【００３７】
本実施例のサセプタリング１１３は、リング状部分の外周縁を構成する円筒形の側壁部は、凹み部１２０ｄに載せられた状態で、側壁部の下端が当該凹み部１２０ｄより下方に延在してウエハ載置用電極１２０の電極基材１０８あるいは後述する絶縁プレート１５０の円筒形の側壁面を覆う寸法を有している。さらに、サセプタリング１１３は、サセプタリング１１３が凹み部１２０ｄに載せられリング状部分の底面が凹み部１２０ｄまたはこれを覆った保護用の誘電体製の被膜の上面と接した状態で、サセプタリング１１３の平坦な上面が載置面１２０ａより高くなる寸法を有している。【００３８】
本実施例では、上記電界発生用電源１０６、磁場発生コイル１０７、高周波電源１２４、高周波フィルタ１２５、直流電源１２６、高周波電源１２７、整合器１２８，１２９、負荷インピーダンス可変ボックス１３０等の電界・磁界調節系、或いは後述する真空排気装置やガス供給量を調節するマスフローコントローラ等の圧力調節系を構成する装置を含むプラズマエッチング装置１００の動作を調節する装置は、各々が出力や流量、圧力等の動作の状態を検知する検知器を備えると共に、制御器１７０と有線または無線を介して通信可能に接続されている。これら装置の各々に備えられた検知器から出力される当該動作の状態を示す信号が制御器１７０に伝達されると、制御器１７０の演算器は、制御器１７０内部の記憶装置に記憶されたソフトウエアを読み出してそのアルゴリズムに基づいて受信した検知器からの信号からその状態の量を検出し、これを適切な値に調節するための指令信号を算出して発信する。指令信号を受信した電界・磁界調節系あるいは圧力調節系等に含まれる装置は指令信号に応じて動作を調節する。【００３９】
このようなプラズマエッチング装置１００では、真空容器１０１の側壁に連結された別の真空容器である真空搬送容器の内部の処理室１０４と同様の圧力まで減圧された真空搬送室内に配置されたウエハ搬送用のロボットのアーム先端上に載せられた処理前のウエハ１０９が、真空搬送室と処理室１０４との間を連通する通路であるゲートが真空搬送室内に配置されたゲートバルブが開放され、アームの伸長によって当該ゲート内を通りアーム先端上に載せられた状態で処理室１０４内部に搬入される。さらに、処理室１０４内のウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａの上方まで搬送されたウエハ１０９は、リフトピンの上下の移動により上記リフトピン上に受け渡され、さらに載置面１２０ａ上に載せられた後、直流電源１２６から印加される直流電力により形成された静電気力によってウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａに吸着されて保持される。【００４０】
アームの収縮によって処理室１０４から真空搬送室内部に搬送用ロボットが退室した後、ゲートバルブがゲートを真空搬送室から気密に閉塞して、処理室１０４内部が密閉される。この状態で、エッチング処理用のガスがガス源と真空容器１０１との間を接続する配管から構成されたガス供給用の管路を通り処理室１０４内に供給される。当該配管上には、内部に当該ガスが流れる流路とその流路上に配置され当該流路の断面積を増減または開閉して流量を所望の範囲内の値に調節するバルブを有した流路調節器であるマスフローコントローラ（図示省略）が配置され、これによりその流量または速度が調節されて配管の端部に接続された真空容器１０１内の流路から誘電体窓１０３と石英製のシャワープレート１０２の間のすき間の空間に導入される。導入されたガスは、この空間内で拡散した後にシャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａを通して処理室１０４に導入される。【００４１】
処理室１０４内部は、真空排気口１１０に連結された真空排気装置の動作により、真空排気口１１０を通して内部のガスや粒子が排気されている。シャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａからのガスの供給量と真空排気口１１０からの排気量とのバランスに応じて、処理室１０４内がウエハ１０９の処理に適した範囲内の所定の値に調整される。【００４２】
また、ウエハ１０９が吸着保持されている間、ウエハ１０９とウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａである誘電体膜１４０の上面との間のすき間には、誘電体膜１４０の上面の図示しない開口からＨｅ（ヘリウム）などの熱伝達性を有したガスが供給され、これによりウエハ１０９とウエハ載置用電極１２０との間の熱伝達が促進される。なお、所定の範囲内の温度に調節された冷媒がウエハ載置用電極１２０の電極基材１０８内に配置された冷媒流路１５２内を通流して循環することで、ウエハ載置用電極１２０または電極基材１０８の温度はウエハ１０９が載置される前に予め調節されている。したがって、熱容量の大きなウエハ載置用電極１２０または電極基材１０８との間で熱伝達がされることで、処理前にウエハ１０９の温度はこれらの温度に近接するように調節され、処理の開始後もウエハ１０９からの熱が伝達されてウエハ１０９の温度が調節される。【００４３】
この状態で、処理室１０４内にマイクロ波の電界と磁界とが供給されてガスを用いてプラズマ１１６が生成される。プラズマ１１６が形成されると、電極基材１０８に高周波電源１２４から高周波（ＲＦ）電力が供給され、ウエハ１０９の上面の上方にバイアス電位が形成されてプラズマ１１６の電位との間の電位差に応じてプラズマ１１６内のイオンなどの荷電粒子がウエハ１０９の上面に誘引される。さらに、上記荷電粒子が、ウエハ１０９の上面に予め配置されたマスクおよび処理対象の膜層を含む膜構造の上記処理対象の膜層表面と衝突してエッチング処理が行われる。エッチング処理中は、処理室１０４内に導入された処理用のガスや処理中に発生した反応生成物の粒子が真空排気口１１０から排気される。【００４４】
処理対象の膜層のエッチング処理が進行して、当該処理が所定のエッチング量または残り膜厚さまで達したことが図示しない終点検出器や膜厚さ検出器により検出されると、高周波電源１２４からの高周波電力の供給が停止され、電界発生用電源１０６および磁場発生コイル１０７への電力の供給が停止されてプラズマ１１６が消火されてエッチング処理が停止される。その後、ウエハ１０９を吸着させるための導電体膜１１１に直流電源１２６から処理中とは逆の電位となるように電力が供給され、静電吸着力の除電処理が実施された後、処理室１０４内部に希ガスが導入されて処理用のガスと置換され、ウエハ１０９がウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａからリフトピンにより持ち上げられた後、ゲートバルブが開放したゲートを通って処理室１０４内に進入した搬送用ロボットのアーム先端に受け渡されアームの収縮によって処理室１０４外に搬出される。処理されるべき別のウエハ１０９が在る場合には、当該ウエハ１０９が搬送用ロボットにより搬入されて上記と同様に処理が行われ、別のウエハ１０９が無い場合には、ゲートバルブが気密にゲートを閉塞して処理室１０４が密封されて処理室１０４での処理が終了する。【００４５】
そして、本実施例のプラズマエッチング装置１００では、ウエハ１０９の処理中に、ウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａ外周の凹み部１２０ｄとサセプタリング１１３との間に配置された導体リング１３１に第２の高周波電源である高周波電源１２７から第２の高周波電力を供給する。さらに、当該導体リング１３１は、第２の高周波電力の給電経路を構成するとともにウエハ載置用電極１２０の電極基材１０８の外周部の内部を貫通する貫通孔内に配置され導体リング１３１に下方から上向きに押し付けられて保持された給電コネクタ１６１と接続されている。【００４６】
高周波電源１２７から出力された高周波電力は、高周波電源１２７と導体リング１３１との間を電気的に接続する給電経路上をその上に配置された負荷の整合器１２８と負荷インピーダンス可変ボックス１３０を介してサセプタリング１１３の内側に配置された導電体製の導体リング１３１に供給される。この際に、負荷インピーダンス可変ボックス１３０において給電経路上のインピーダンスが好適な範囲内の値に調節されることで、サセプタリング１１３の上部の相対的に高いインピーダンス部分に対して、高周波電源１２７から電極基材１０８を通してウエハ１０９の外周縁部までの第１の高周波電力に対するインピーダンスの値が相対的に低くされる。これにより、ウエハ１０９の外周側部分および外周縁部に高周波電力を効果的に供給し、ウエハ１０９の外周側部分または外周縁部での電界の集中を緩和してこれらの領域上方のバイアス電位の等電位面の高さの分布を、プラズマ中のイオンなどの荷電粒子のウエハ１０９上面への入射方向のバラつきを許容される所期の範囲内にして、処理の歩留まりを向上させる。【００４７】
本実施例では高周波電源１２７は接地箇所１１２に電気的に接続されている。なお、本例で導体リング１３１に高周波電源１２７から供給される第２の高周波電力の周波数は、ウエハ１０９の処理の条件に応じて適切に選択されるが、好ましくは高周波電源１２４と同じか定数倍の値にされる。【００４８】
次に、図２を用いて、本実施例のウエハ載置用電極１２０上部を囲むサセプタリング１１３及びその内部の導体リング１３１の構成の詳細を説明する。なお、本図で図１に示したものと同じ符号が付された箇所については、必要の無い限り説明が省略される。図２は、図１に示すプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。【００４９】
本実施例の、ウエハ載置用電極１２０は、円筒又は円板形状を有した電極基材１０８と、当該電極基材１０８の下面の下方で電極基材１０８に接続して配置された円板状の絶縁プレート１５０と、絶縁プレート１５０の下面の下方で絶縁プレート１５０に当接して配置された円板状の導電体製の部材であり、かつ接地電位にされた接地プレート１５１と、を備えている。さらに、ウエハ載置用電極１２０は、電極基材１０８と絶縁プレート１５０と接地プレート１５１とが、図示しないボルトなどで締結されて一体に連結されている。【００５０】
また、接地プレート１５１は、その外周端の下面が円筒形状を有した電極ベース１４６の円筒部上端面上に、これらの間にＯリングなどのシール部材１４５を挟んで載せられ、この状態で図示しないボルトにより締結されている。この構成により、接地プレート１５１の下方および電極ベース１４６の中央側の空間１４９は、ウエハ載置用電極１２０の外部の処理室１０４に対して気密に封止されるとともに、図示していない連結路を介して真空容器１０１の外部に連通され、ウエハの処理中も大気圧またはこれと見做せる程度に近似した圧力に維持される。【００５１】
本実施例において、給電コネクタ１６１は、電極基材１０８とその下方の絶縁プレート１５０と接地プレート１５１とを貫通する貫通孔１２０ｃ及び絶縁体製または誘電体製のリング状の絶縁リング１３９に形成された貫通孔１３９ａの内部にはめ込まれて配置されている。貫通孔１２０ｃは、電極基材１０８の上部でウエハ１０９が載せられる中央部の円筒形の凸部の外周側にリング状に配置された凹み部１２０ｄの上面に開口を有した円筒形の孔である。また、貫通孔１３９ａは、凹み部１２０ｄに載せられたサセプタリング１１３を構成する絶縁体製または誘電体製のリング状の絶縁リング１３９に形成された円筒形の孔であって、貫通孔１２０ｃと同心またはこれと見做せる程度に近似した位置に軸が配置される。絶縁リング１３９は、所定の厚さを有し上面が平坦な面を有したリング状の部材であって、電極基材１０８中央部の載置面１２０ａを備える円筒形の凸部と同心またはこれと見做せる程度に近似した位置に配置される寸法、形状を有している。【００５２】
導体リング１３１は、アルミニウムまたはその合金といった金属等の導電体から構成され、上下面が平坦な形状であって所定の厚さを有したリング状の部材であって、絶縁リング１３９と同様に、電極基材１０８中央部の円筒形の凸部を囲む部材である。導体リング１３１は、その表面に絶縁性を有する皮膜を有した導電体から構成された部材であってもよい。本実施例では、導体リング１３１はチタン製の部材を母材としてその表面にセラミクス等の耐プラズマ性の高い材料が溶射等の方法により被覆されたものとして説明する。【００５３】
導体リング１３１は、円筒または円板形状を有した電極基材１０８上部の外周側部分に当該上部の中央側部分を囲んでリング状に配置された凹み部１２０ｄとその上に載せられたサセプタリング１１３との間で、当該サセプタリング１１３に上方及び内周、外周側の側面を囲まれて配置されている。さらには、電極基材１０８内部を通る給電経路により整合器１２８と負荷インピーダンス可変ボックス１３０を介して高周波電源１２７と接続され、ウエハ１０９の処理中に当該高周波電源１２７から第２の高周波電力が供給され、ウエハ１０９の上面、およびウエハ１０９上面と平行またはこれと見なせる程度に平坦に形成されたサセプタリング１１３上面の上方に、処理室１０４内部のプラズマ１１６の電位との差に応じた分布を有した電界とこれに依る等電位面が形成される。【００５４】
また、導体リング１３１にバイアス形成用の高周波電力を給電するための給電経路を構成する部材として、導体リング１３１の下方にウエハ載置用電極１２０を上下に貫通して配置された導電体製の給電コネクタ１６１が当該導体リング１３１の下面に接続して備えられている。給電コネクタ１６１の上端部を構成する円筒形を有した給電ボス１３３と導体リング１３１とは、導体リング１３１の上方から導体リング１３１に形成された貫通孔内を通り給電ボス１３３の上端部の円筒部上面に配置された雌ねじ穴にねじ込まれたネジまたはボルトである締結ネジ１３２により締結される。締結ネジ１３２による締結によって、導体リング１３１と給電コネクタ１６１の給電ボス１３３との２つの部材の表面同士が接触し、かつ高周波電力に対して電気的に接続されている。【００５５】
給電コネクタ１６１は、上下方向にその軸が延在して金属等の導電体製の円筒の形状を有した棒状の部材である給電ボス１３３と、給電ボス１３３下端に導電性部材製の締結ネジ１６３により締結され当該下端下面にその上面が接続された導電体から構成された平面形が矩形を有する梁状部材１３５と、梁状部材１３５の他端部の下方でその下面と接続された円筒形を有する連結コラム１４７および連結コラム１４７下面に配置された雌ねじ穴に高周波電力の給電用のケーブルの端部を構成する金属製の端子を挟んでねじ込まれた雄ネジまたはボルトである締結ネジ１６２とを備えている。梁状部材１３５は、平面形が矩形を有した板状の部分の一端部が円筒形を有した給電ボス１３３の下端部の下面に、及び板状部分の他端部はアルミ或いは銅等の金属製の部材である連結コラム１４７の円筒形部の上面に、ネジあるいはボルトである締結ネジ１６３により各々接続される（他端部の締結ネジ１６３は図示を省略している）。【００５６】
この構成により、高周波電力の給電用のケーブルの端子は、連結コラム１４７、梁状部材１３５、給電ボス１３３を備えた給電コネクタ１６１及び締結ネジ１３２を通して導体リング１３１と電気的に接続される。さらに、導体リング１３１に接続された状態で給電ボス１３３は、絶縁リング１３９を上下に貫通する貫通孔内に上端部が配置され、さらに電極基材１０８、その下面下方に配置された絶縁プレート１５０及びその下面下方の接地プレート１５１を貫通して配置された貫通孔内部の円筒形の絶縁ボス１４４の内部を貫通して配置され、円筒形の下端部が絶縁ボス１４４下方の空間１４９（またはこれと連通する空間）に露出する。給電ボス１３３は上端部で締結ネジ１３２によって接続された導体リング１３１が絶縁リング１３９上面に当接して載せられることで上端部で位置が保持され、上記貫通孔の内側で吊り下げられて保持されている。【００５７】
板状の部分で構成された梁状部材１３５と給電ボス１３３との接続、及び連結コラム１４７との接続は、ネジまたはボルトによる締結の他に溶接等による接合により電気的に接続されていても良い。本実施例では、連結コラム１４７上端に接続され少なくとも上下方向の位置が固定された梁状部材１３５の他端部の上面に対して、梁状部材１３５の一端部の上面の高さ位置が下方に位置するように保持される。このため梁状部材１３５は、他端部から水平方向に延在する板状の部分の一端部側が下方に撓んだ状態で保持されて反力が当該一端部を給電ボス１３３下端部に上向きに押し付ける板バネとして動作するように給電コネクタ１６１がウエハ載置用電極１２０の下部に取り付けられる。【００５８】
さらに、梁状部材１３５の上下方向にはその上下面に対向してこれを囲む案内部材１４８の内部空間の内表面との間に梁状部材１３５の撓みによる変形、変位を許容する隙間を有していることで、一端部に接続された給電ボス１３３が温度の変化に伴って膨張、収縮等の変形やこれによる下端部の上下方向の変位（これらの少なくとも何れかを図上Ｐで示す）が生じる場合にも、これらに追従して案内部材１４８に接触せずに一端部の位置を変位させて反発力を給電ボス１３３に付与できる。つまり、梁状部材１３５の少なくとも板状の部分は上記作用を奏することが可能な程度の弾性または剛性を有する板状の部材である。【００５９】
給電ボス１３３の下端部、梁状部材１３５、連結コラム１４７及び締結ネジ１６２，１６３は、案内部材１４８の内部の空間に配置されている。案内部材１４８は、接地プレート１５１が電極ベース１４６上端上方に載せられた状態で接地プレート１５１下方の空間１４９に配置され、接地プレート１５１の下面に図上上向きに凹まされてその厚さが小さくされた凹み部内に取り付けられて位置が固定されており、図上縦断面が逆Ｌ字状の金属製の部材の内部の空間内に、梁状部材１３５が当該空間の内側壁面と接触せずに、変形が許容されるだけ所定の距離の隙間を内側の壁面から開けて収納され、ウエハ載置用電極１２０上方からみた平面形が矩形を有する第１の空間と、梁状部材１３５が収納された状態でその他端部の下方で上下方向に延在して連結コラム１４７及び締結ネジ１６２が内部に配置される円筒形の第２の空間とを備えている。なお、図示していないが、第１の空間の内部に梁状部材１３５が収納された状態で給電ボス１３３の下端部に接続された梁状部材１３５の他端部の下方にも上下方向に延在して空間１４９に連通した円筒形の貫通孔が備えられ、締結ネジ１６３が給電コネクタ１６１に取り付けられた状態で当該空間１４９に貫通孔を介して面しており、空間１４９の下方に居る作業者が締結ネジ１６３を給電コネクタ１６１から取り外し、あるいは逆に給電コネクタ１６１に取り付け可能に構成されている。【００６０】
案内部材１４８内部の円筒形の第２の空間の下端部は案内部材１４８の下端部に開口を有しており、当該開口は蓋部材１６４が案内部材１４８下端部に取り付けられて塞がれる。蓋部材１６４は案内部材１４８にネジあるいはボルトを用いて接続される。蓋部材１６４の中央部には、連結コラム１４７に締結ネジ１６２により接続された高周波電源１２７からの高周波電力の給電経路を構成するケーブルの端部または端子が通る貫通孔を有している。【００６１】
蓋部材１６４は、案内部材１４８に取り付けられた状態で、梁状部材１３５の他端部に接続された連結コラム１４７下端部に締結された締結ネジ１６２の下面は第２の空間に面する面（図上上面）と接している。つまり、給電コネクタ１６１が導体リング１３１と締結ネジ１３２によって締結されるとともに蓋部材１６４で閉塞された案内部材１４８内部の第１、第２の空間内に収納された状態で、締結ネジ１６２及び連結コラム１４７が蓋部材１６４と当接して下側から上向きに支持されて連結コラム１４７上端と接続された梁状部材１３５の他端部の上面が給電ボス１３３下端と接続された梁状部材１３５の一端部上面より高くされている状態にされている。【００６２】
この状態で、梁状部材１３５は、締結ネジ１６３により給電ボス１３３下端に接続された板状部分の一端部が、取り付けられる前で重力を除く外力が作用していない状態と比較して、高さ方向の下方に位置するように撓まされており、給電ボス１３３を導体リング１３１に対して梁状部材１３５の板バネとしての撓みによる反力が上向きの押し付ける方向に作用する。そして、この反作用として、締結ネジ１６２と一体に接続された梁状部材１３５の他端部に一体に接続された連結コラム１４７の下端部及び締結ネジ１６２は梁状部材１３５からの反力が蓋部材１６４に対して下向きに押し付けられる方向に作用した結果である。【００６３】
このように給電コネクタ１６１の下端部の下向きの移動は蓋部材１６４により防がれており、梁状部材１３５の他端部は下方への外力に対しては位置が固定される。すなわち、給電ボス１３３の変形またはその下端部の変位に対して、梁状部材１３５は他端部が位置を固定された板または梁状のバネとして動作して、固定された他端部に対して外力が加えられていない状態の位置より下方に曲げられて位置が押し下げられた一端部からの上向きの反力が導体リング１３１に対して付加される。本実施例では、ウエハ１０９の処理中に生じる給電ボス１３３の変位や変形が生じても、上記梁状部材１３５の一端部の変形及びこれによる上向きのバネ力が常に生起して導体リング１３１と給電ボス１３３との電気的接続が維持されるように、給電ボス１３３、梁状部材１３５の形状および寸法、材質が選択される。【００６４】
電極基材１０８とその下方の絶縁プレート１５０と接地プレート１５１とを貫通する貫通孔１２０ｃの内側には、絶縁性の材料で構成された円筒形の絶縁ボス（円筒形部材）１４４が、その外周の壁面を貫通孔１２０ｃの周壁面に当接させてはめ込まれている。また、絶縁ボス１４４の内側の空間１４１には、給電ボス１３３が隙間を開けて挿入されて収納されており、絶縁ボス１４４の外側の電極基材１０８と接地プレート１５１との間で絶縁されている。さらに、給電ボス１３３の外周の側壁と絶縁ボス１４４の内周側壁との間にこれらに挟まれて配置され、かつ下方の給電ボス１３３内部の空間１４１と上方の空間との間をシールするＯリング１３４が配置されている。棒状の給電ボス１３３は、円筒形を有した上端部と下端部との間の中間部がこれらより径が小さくされ絶縁ボス１４４から隙間が大きくされている。【００６５】
また、本実施例では、給電ボス１３３が絶縁リング１３９上に載せられて電極基材１０８に位置が固定されて取り付けられて給電コネクタ１６１が組み立てられ、且つ蓋部材１６４が案内部材１４８下端に取り付けられた状態で、連結コラム１４７及び給電ボス１３３に接続された梁状部材１３５は下方に撓むことによる上向きの力が給電ボス１３３に作用している。このような構成に限られず、給電コネクタ１６１が組み立てられ電極基材１０８に取り付けられる工程において蓋部材１６４が案内部材１４８に取り付けられた状態で、締結ネジ１６２の下端は蓋部材１６４に接しておらず、給電コネクタ１６１が電極基材１０８に対して位置決めされて貫通孔１２０ｃの内部で上端部で保持されて吊下げられており、半導体ウエハ１０９が処理中に生じた熱により電極基材１０８を含むウエハ載置用電極１２０が変形したり給電ボス１３３が加熱されて膨張したりした際に相対的に梁状部材１３５及び連結コラム１４７が下方に移動した結果蓋部材１６４と当接して下方への変位が妨げられ、給電コネクタ１６１の下端の位置が固定される構成であっても良い。【００６６】
なお、本実施の形態では、シール部であるＯリング１３４は、絶縁ボス１４４または貫通孔１２０ｃの上部のＯリング１３４上方の処理室１０４と連通された空間と、絶縁ボス１４４の内部であってこれと給電ボス１３３との間の空間１４１を気密に封止している。このことにより、絶縁ボス１４４または給電ボス１３３下部において空間１４９に連通されて同じ大気圧またはこれと見做せる程度に近似した圧力に維持された空間１４１内において、給電ボス１３３、薄板１３５、連結コラム１４７等の給電コネクタ１６１を構成する部材同士が接触する箇所は気密にされた空間内部に配置され、当該空間へ処理室１０４内の反応性の高い粒子が進入して、これらの部材の腐食または反応物が生起されたりこれらの部材の変質による電気的接続の性能の劣化が発生したりすることが抑制される。【００６７】
また、高周波電力が供給されて加熱される導体リング１３１からの熱が空間１４１，１４９内部に伝達されることを促進して、サセプタリング１１３の温度が必要以上に上昇してウエハ１０９外周部での処理の結果が所期のものから許容範囲外になってしまうことが抑制される。【００６８】
図２に示すように、本実施例の給電コネクタ１６１は、貫通孔１２０ｃの下方で接地プレート１５１下方の空間に配置され、水平方向に延在する板状あるいは梁状の部分の一端部が導電体製の給電ボス１３３の下端に接続されると共に他端部の位置が接地プレート１５１またはウエハ載置用電極１２０に対して固定された固定端の梁状の部材として梁状部材１３５を給電の経路の一部に備えている。このように梁状部材１３５は、ウエハ載置用電極１２０の上方から見て矩形状を有した板状の部材であって、一端部に受ける外力に応じて上下方向（図２の矢印Ｐ）に撓んで変形する。【００６９】
そして、梁状部材１３５の長手方向に対向する他端部の下面下方に導電体製の連結コラム１４７が接続されて配置されている。ウエハ１０９の処理に伴うウエハ載置用電極１２０の歪に起因する貫通孔１２０ｃの形状の変化、特に貫通孔１２０ｃ内の上下方向の給電経路の長さの変化に伴って、凹み部１２０ｄ上面の上方で当該上面に対して位置が固定された上端から吊り下げられて保持された給電ボス１３３下端の位置の変動に対して、弾性を有した梁状部材１３５の一端部は給電ボス１３３との接続箇所の変位に追随して撓むことでバネとしての上向きの反力が生起され、導体リング１３１への所期の高周波電力の供給が維持される。そして、給電コネクタ１６１の下部は大気圧にされた空間１４１，１４９内部に配置されているため、金属製の梁状部材１３５による熱の伝達の性能が高く維持され、導体リング１３１の温度の過度の上昇を抑制することができる。【００７０】
また、給電コネクタ１６１に印加される高周波電力により高周波誘導加熱により部材温度自体が上昇し熱膨張することで、給電コネクタ１６１自体や給電コネクタ１６１と隣接する構造物を破損する恐れもある。梁状部材１３５、連結コラム１４７は、空間１４９に連通された空間に配置されており、抵抗率の小さい金属部材や表皮効果を考慮して金メッキ等の導体製の皮膜を施すことで導体の抵抗を下げ、温度上昇を抑えることが可能となる。【００７１】
一方で、給電ボス１３３は、高周波電力が供給されると共に、大気圧にされる空間１４１と処理室１０４との両者に接している。このため、処理室１０４からの相互作用に起因するコンタミネーションを抑制するため導電性を保持しつつ高い耐プラズマ性を有する母材及び当該母材上に形成する皮膜の材料を適切に選定することが必要となるものの、このような材料は選択肢が限定的である。このため、給電ボス１３３は抵抗率を下げることが困難となる場合が生じて大きな熱膨張を生じる虞がある。【００７２】
本実施例では、給電ボス１３３の下端が上下方向に熱膨張した場合にも、給電ボス１３３下端部に一端部分が接続された梁状部材１３５は、その他端部はこれと接続された連結コラム１４７下端部の締結ネジ１６２が蓋部材１６４と当接して高さ方向の移動が阻害されることで、上下方向の位置が固定される一方で、一端部が下方に変位するに伴って梁状部材１３５の矩形の板状部分が下方向に撓んで変形しつつ給電ボス１３３の上端部を導体リング１３１に押し付けつつこれらの間の接続を維持する。梁状部材１３５が第１の空間の内部に収納される案内部材１４８はこのように変形した梁状部材１３５と内部側壁との接触が生じ難いように梁状部材１３５表面から十分な距離を有する寸法を備えている。このことにより、給電コネクタ１６１自体や給電コネクタ１６１と隣接する構造物が給電コネクタ１６１と接触して何れかが破損することが抑制される。【００７３】
例えば、給電ボス１３３の材料がＳＵＳ３０４で上下端部分に中間部分より径が大きくされた円筒形を有する当該上下端の間の長さが１００ｍｍであり、かつ高周波電力が供給されることにより温度が２００℃に達する場合、給電ボス１３３上端は導体リング１３１に接続されて上下方向の位置が固定されているため、給電ボス１３３の下端が下方に約０．５ｍｍ伸張する。この場合は、梁状部材１３５が案内部材１４８の第１の空間内に収納された状態で内側壁面の下面および上面は梁状部材１３５上下面から０．５ｍｍ以上の距離が開けられるように第１の空間を配置することで、梁状部材１３５の撓み及び上下方向の変位が生じても給電ボス１３３及び梁状部材１３５が他の部材と接触したり、当該接触により破損が生じたりすることが抑制される。【００７４】
さらに、本実施例のプラズマエッチング装置１００では、給電コネクタ１６１を介した導体リング１３１への高周波電力の給電経路、特に、ウエハ載置用電極１２０の内部においては、部材同士の間に適切な距離を開ける隙間を配置して、高周波電流の流れる距離を大きくして短絡の発生を抑制する構成が備えられている。さらに、大気圧にされた空間１４１の内部の給電ボス１３３、薄板１３５、導電部材１４７などは、大気圧のガスを介した電極基材１０８との間の熱伝達が促進され、給電コネクタ１６１あるいは導体リング１３１、サセプタリング１１３の過度の温度の上昇を抑えることが可能になる。【００７５】
そして、梁状部材１３５は、例えば、黄銅を材料として用い、高周波電流の表皮抵抗を下げるために板材の表面には金メッキが施されている。弾性を維持可能な一般的なステンレスやチタンやアルミニウムを用いてもよい。【００７６】
また、梁状部材１３５の厚さは、所定の周波数の高周波電流に対する表皮深さ×２の大きさにすることで、電流を伝達する効率を最も大きくすることができる。ここで、高周波電力の周波数として４００ｋＨｚを用いた本実施の形態では、金で表皮深さを計算した結果０．１ｍｍとなった。そのため、板厚は０．１ｍｍ×２＝０．２ｍｍで製作することが最も好ましい。製作上の公差や精度の限界を考慮すると０．１乃至１．０ｍｍ（０．１〜１．０ｍｍ）程度が好ましい。【００７７】
本実施例の誘電体製のサセプタリング１１３は、少なくとも２つの複数の部材から構成されていても良い。例えば、サセプタリング１１３は、電極基材１０８の凸部の外周側の凹み部１２０ｄ上に載せられて、導体リング１３１の上面と内周及び外周の表面とから隙間を開けてこれらを覆って配置された誘電体製の上部サセプタリング１３７と、上部サセプタリング１３７の下方でこれに覆われて配置されると共に導体リング１３１がその上に載せられる誘電体製の絶縁リング１３９とを備えて構成されている。絶縁リング１３９及びその上面の上方に載せられた導体リング１３１は、これらの上面および内周側と外周側との側壁面とが上部サセプタリング１３７の上部及び内周側部分と外周側部分の各々により覆われてその内側に内蔵される。【００７８】
なお、サセプタリング１１３は、複数の部材に分割されず一体に繋げられた部材であってもよく、そして、この一体型のサセプタリング１１３の内部に導体リング１３１が配置されていてもよい。例えば、２つの石英製の部材により導体リング１３１を挟んだ状態で石英同士の拡散接合や一体焼結を用いてもよい。【００７９】
次に、図３を用いて本実施例のサセプタリング１１３の別の箇所の構成について説明する。図３は、図２に示す本実施例のプラズマ処理装置のサセプタリングの別の部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。【００８０】
図３に示す構成では、導体リング１３１は、それを電極基材１０８の上部の外周側部分の凹み部１２０ｄに載せて位置を固定するために、導体リング１３１内部に配置された貫通孔１３１ｂおよび絶縁リング１３９内部に配置された貫通孔１３９ｄの両者を通過して挿入された絶縁性ネジ１３６により電極基材１０８に締結されている。さらに導体リング１３１の貫通孔１３１ｂは、導体リング１３１内部に配置された絶縁性のスリーブ１４２により形成される。絶縁性スリーブ１４２の上下面は、導体リング外面に施された絶縁性皮膜１４３と連続的に接触する。【００８１】
これにより、導体リング１３１と貫通孔１３１ｂは電気的に絶縁され、導体リング１３１と電極基材１０８との間で電気的に接続される沿面距離が存在しないことになるため、沿面放電を防止することができる。絶縁性スリーブ１４２は、例えばセラミクスを材料とした焼結体や溶射法等の皮膜を形成する従来の技術を用いて形成される。【００８２】
また、上部サセプタリング１３７の円筒形状を有した内周側の側壁を構成する部分の底面は、当該部分が電極基材１０８の載置面１２０ａを囲むリング状の凹み部１２０ｄの表面上でこれに接触して当接する当たり面１３８を有している。上部サセプタリング１３７の当たり面１３８と電極基材１０８の凹み部１２０ｄの上面とが接触することで、上部サセプタリング１３７の内部に収納された導体リング１３１の表面は処理室１０４と区画されることで、処理室１０４内部に形成されるプラズマ１１６の反応性の高い粒子との相互作用を抑制され、ウエハ１０９の外周縁部やプラズマ１１６の内部からの反応性生物が導体リング１３１の表面に付着することが抑制される。【００８３】
以上の実施の形態によれば、導体リング１３１に繋がる高周波電力の給電経路に給電コネクタ１６１が設けられたことにより、サセプタリング１１３の内部に配置され、かつ高周波電力が供給される導体リング１３１への高周波電力の給電経路のインピーダンスを低くすることができ、さらに給電経路、特に電極基材１０８の内部の給電コネクタ１６１を効率よく冷却することができる。さらに、ウエハ載置用電極１２０または電極基材１０８の熱による変形に起因した給電コネクタ１６１の変形やその周囲でこれと接触して配置された部材との摺動、曳いてはこれらに起因する故障や消耗の進行とが低減される。これにより、長期間に渡りプラズマエッチング装置１００の信頼性と歩留まりとを高く維持することができる。【００８４】
導体リング１３１、絶縁リング１３９をメンテナンスのため交換する場合においては、図２に示す給電ボス１３３を締結する導電性ネジ１３２及び、図３に示す絶縁性ネジ１３６を取り外すことで、導体リング１３１、絶縁リング１３９を電極基材１０８の凹み部１２０ｄより取り外すことが可能である。したがって、図２に示す給電ボス１３３、絶縁ボス１４４、Ｏリング１３４は貫通孔１２０ｃに配置されたままとなり、最小限の部品の交換が可能である。【００８５】
上記図１乃至３に示す実施例は、電極基材１０８に高周波電源１２４からの高周波電力が供給される構成を備えている。このような実施例の構成に換えて、誘電体膜１４０内部の導電体膜１１１に対して高周波電源１２４を整合器１２９を介して電気的に接続して高周波電力を供給する構成を備えていても良い。図４を用いてこのような変形例の構成を説明する。図４は、図２に示す本発明の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。【００８６】
本例では、誘電体膜１４０内部に配置された導電体膜１１１と高周波電源１２４とが整合器１２９を介して電気的に接続されると共に、電極基材１０８が接地箇所に電気的に接続されている点が、図２に示す実施例と構成上の異なる点である。図４に示す他の構成は、図２に示す実施例と同等のものにされており同一の符号が付された箇所については説明を省略する。このような構成においても、接地箇所までの耐電圧が担保された構成であれば、実施例と同様の作用・効果を得ることが可能である。【００８７】
実施例の別の変形例を図５を用いて説明する。図５は、図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。本図において、実施例と同じ符号が付された部分についての説明は特に必要のない場合を除き省略する。【００８８】
本図に示す変形例が図２及び図４に示す例と異なる点は、給電コネクタ１６１に備えられる梁状部材１３５に換えて、金属等の導電性材料から構成されたケーブルが複数撚り合わされて形成された撚り線導電部材１５３が連結コラム１４７上端部と給電ボス１３３の下端部との間を接続して配置された構成にある。本例の撚り線１５３以外の他の構成は、図２に示す実施例と同等のものにされている。【００８９】
本変形例の撚り線１５３の材料には、例えば、オーステナイト系のＳＵＳ３０４−ＣＳＰが用いられ、高周波電力に対する表皮抵抗を下げるために、各々の導線の表面に錫メッキが施されている。材料としては、一般的なステンレスやチタンやアルミや銅であってもよい。【００９０】
また、撚り線１５３の集合した線の径は表皮深さ×２が最も効率がよい。本例では、導体リング１３１に供給される高周波電力は、４００ｋＨｚの周波数が用いられるため、この周波数に対する錫での表皮深さは０．３ｍｍである。したがって、撚り線１５３の集合径は、０．３ｍｍ×２＝０．６ｍｍ以上が好ましい。製造上の公差や精度を考慮すると、撚り線１５３の集合径は、０．６〜１０ｍｍ程度が好ましい。なお、撚り線１５３の集合径とは、集合した撚り線１５３の最も径が大きい箇所の径を表すものである。【００９１】
さらに、図４の例と同様に、図５に示す変形例においても、電極基材１０８に高周波電源１２４からの高周波電力が供給される構成に換えて、誘電体膜１４０内部の導電体膜１１１に対して高周波電源１２４を整合器１２９を介して電気的に接続して高周波電力を供給する構成を備えていても良い。図６を用いてこのような変形例について説明する。図６は、図２に示す実施例のさらに別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。【００９２】
本例では、図５に示す変形例と同様に、給電コネクタ１６１が金属等の導電性材料から構成されたケーブルが複数撚り合わされて形成された撚り線導電部材１５３が連結コラム１４７上端部と給電ボス１３３の下端部との間を接続して配置された構成を備えている。一方で、図５の変形例では、高周波電源１２４が整合器１２９を介して電極基材１０８に電気的に接続され第１の高周波電力が電極基材１０８に供給される構成であるのに対し、図６の例は、図４に示す変形例と同様に、誘電体膜１４０内部に配置された導電体膜１１１と高周波電源１２４とが整合器１２９を介して電気的に接続されると共に、電極基材１０８が接地箇所に電気的に接続されている構成であることが図５の変形例と異なる点である。本例の構成においても、接地箇所までの耐電圧が担保された構成であれば、図５の形態と同様の作用・効果を得ることが可能である。【００９３】
上記の実施例では、貫通孔１２０ｃ内に挿入された円筒形を有する絶縁ボス１４４の内部に給電ボス１３３とその周囲に嵌め込まれたＯリング１３４とが挿入され、給電ボス１３３の上端部が絶縁リング１３９上方の導体リング１３１と締結されて上下方向および左右方向に位置が固定される。一方、上記の例において、組み立ての際に給電ボス１３３及びＯリング１３４が絶縁ボス１４４内部に挿入され、Ｏリング１３４と内周壁面が接する絶縁ボス１４４は貫通孔１２０ｃ内で上下方向に容易に位置が移動してしまうことになる。【００９４】
このような状態で、例えば、図２において絶縁リング１３９が載せられる電極基材１０８の上面と貫通孔１２０ｃ内部に挿入された絶縁ボス１４４上端との間に隙間が必要以上の隙間が生じてしまうと、処理室１０４内に電界を供給してプラズマを形成し電極基材１０８に高周波電力を供給して行われる半導体ウエハ１０９の処理中に、絶縁リング１３９の下面と絶縁ボス１４４の上端面との間の隙間内で、予期しない放電が生じてしまう虞がある。こうした異常な放電は、半導体ウエハ１０９上面上方のプラズマ１１６の分布を所期のものから変化させ、当該処理の結果に悪影響を及ぼし虞があり好ましくないことから、異常な放電を抑制するため、上記隙間を許容される範囲内にするための構成が必要となる。
【実施例２】
【００９５】
このような構成を備えた本発明の別の実施例について、以下図７乃至１０を用いて説明する。図７は、本発明の別の実施例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。なお、本図で図１乃至６に示したものと同じ符号が付された箇所については、必要の無い限り説明が省略される。【００９６】
本図に示す実施例において、図２に示す実施例と異なる構成は、絶縁ボス１４４上端部と絶縁リング１３９下面との間に、円筒またはリング形状を有した絶縁材または誘電体製のスペーサ１６５を備えている点である。本例において、円筒形を有した絶縁ボス１４４の上端部は外周側部分の全周にわたって所定の高さ方向の長さだけ凹まされた凹み部を有している。さらに、絶縁リング１３９は、その貫通孔１３９ａの下端部において、内周壁面の全周にわたって所定の高さ方向の長さだけ凹まされた凹み部が備えられている。【００９７】
これら絶縁ボス１４４および絶縁リング１３９の凹み部には、絶縁ボス１４４の内側の径および貫通孔１３９ａの径と内径が等しいかこれと見做せる程度に近似した値の内径を有するリング形状を備えたスペーサ１６５が嵌め込まれる。すなわち、本実施例の円筒形状を備えたスペーサ１６５は、外側の直径に絶縁ボス１４４の下部の直径と等しいかこれと似なせる程度に近似した値を有して、内周壁の下端部には高さ方向について絶縁ボス１４４上端部の凹み部のものと等しいかこれに近似した長さの凹み部が備えられており、スペーサ１６５の下端部の凹み部の外周側部分は、凹み部からみて上方に突出したリング状の凸部となっている。当該凸部は、絶縁ボス１４４の上端部の凹み部と電極基材１０８の円筒形の貫通孔１２０ｃの上端部の内周壁面との間のリング状の隙間に挿入されて、凸部と凹み部とが嵌め合わされてスペーサ１６５が貫通孔１２０ｃ内に挿入された状態で絶縁ボス１４４の上端上方に載せられて支持される。【００９８】
さらに、スペーサ１６５の円筒形の内周表面はその直径に貫通孔１３９ａの上部の直径と等しいかこれと似なせる程度に近似した値を有し、その上端部には外周側部分の全周にわたって絶縁リング１３９の凹み部と等しいかこれに近似した高さ方向の長さを有した凹み部を有している。スペーサ１６５上端部の凹み部の内周側の部分は凹み部からみて上方に突出したリング状の凸部となっている。絶縁リング１３９が電極基材１０８の凹み部１２０ｄ上面に載せられた状態で、絶縁ボス１４４の上端上方に載せられたスペーサ１６５上端部が貫通孔１３９ａ内に挿入され、スペーサ１６５のリング状の凸部が円筒形の給電ボス１３３上端部の外周側壁面と絶縁リング１３９の貫通孔１３９ａ下端部のリング状の凹み部の円筒形の内周側壁面との間の隙間内に挿入されて嵌め合わされる。【００９９】
この状態で、絶縁リング１３９の貫通孔１３９ａ下端部の凹み部とスペーサ１６５上端部の凹み部との間、および絶縁ボス１４４上端部の凹み部とスペーサ１６５下端部の凹み部との間は、たとえ接触する箇所が生じていても僅かながら隙間が形成される。当該隙間は、上下方向の断面で見ると、半径方向（水平方向）について段差状に屈曲を有した空間となっている。このような段差を有した空間がスペーサ１６５と絶縁リング１３９及び絶縁ボス１４４との間に形成されることで所謂延面距離が大きくされ、絶縁リング１３９と絶縁ボス１４４との間の距離が必要以上に大きくなった場合でも、隙間内での異常な放電の生起が抑制される。【０１００】
本例のスペーサ１６５は、酸化アルミニウムや酸化イットリウムや石英等のセラミクスの単体またはこれらの混合物を材料として用いることが出来る。【０１０１】
図７では、絶縁リング１３９と絶縁ボス１４４との間にスペーサ１６５を配置し、これらがリング状の凹み部を有して、相互の凸部と凹み部とが嵌め合わされた上下の部材同士に複数の段差を有する隙間が形成されて、隙間内で生じる電界による放電の延面距離を大きくする構成を備えている。一方、嵌め合わされた凸部と凹み部とによる隙間の延面距離を大きくする構成としてスペーサ１６５を用いずに、絶縁リング１３９と絶縁ボス１４４との各々に凸部あるいは凹み部を備え相互に嵌め合わされる構成を備えても良い。このような構成の例を、図８及び図９を用いて説明する。【０１０２】
図８及び図９各々は、図７に示す本発明の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。本図において、図７に示した実施例との構成の差異は、絶縁ボス１４４の上端部の凹み部１４４ａと絶縁リング１３９の貫通孔１３９ａの下端部の凹み部１３９ｂとが嵌め合わされて両者の表面の間に縦方向の断面で見て段差状に屈曲した隙間が形成される点にある。【０１０３】
すなわち、本例の絶縁ボス１４４は、図２，７に示す例に比較して、貫通孔１２０ｃ内に挿入された絶縁ボス１４４の上端部が電極基材１０８の凹み部１２０ｄ上面より高くされ貫通孔１２０ｃから上方に突出している。当該突出した上端部の外側全周にわたって外周側壁に凹み部１４４ａが形成されている。絶縁ボス１４４上端部の凹み部１４４ａの内周側は、当該凹み部１４４ａから見て上方に突出したリング状の凸部となっている。当該凸部は、絶縁リング１３９が凹み部１２０ｄ上に載せられた際に、絶縁リング１３９の貫通孔１３９ａ下端部の凹み部の内周側壁面と円筒形の給電ボス１３３上端部の外周壁面との間のリング状の隙間に挿入され嵌め合わされる。【０１０４】
一方、図９に示す例では、絶縁リング１３９が、底面から下向に突出したリング状の凸部１３９ｃを有し、当該リング状の凸部１３９ｃの内周壁面は貫通孔１３９ａと等しいかこれと見做せる程度に近似した値の直径を有している。さらに、凸部１３９ｃは内周壁面の下端部に全周に渡る凹み部１３９ｂを備えており、絶縁リング１３９が電極基材１０８の凹み部１２０ｄ上に載せられた状態で、貫通孔１２０ｃ内に挿入される。【０１０５】
リング状の凸部１３９ｃの下端部の凹み部１３９ｂの外周側の部分は、凹み部１３９ｂから見て下方に突出したリング状の凸部となっており、内部の絶縁ボス１４４上端部のリング状の凹み部１４４ａの外周側壁面と貫通孔１２０ｃの内周側壁面との間のリング状の隙間に挿入される。絶縁リング１３９が凹み部１２０ｄ上面上に載せられた状態で、絶縁リング１３９のリング状の凸部１３９ｃと絶縁ボス１４４上端部とは、例え接触していても、両者の間に隙間が形成され、この隙間は上下方向の断面で見て段差上に屈曲したものとなる。このような本例のプラズマ処理装置１００は、高周波電界による放電の延面距離が大きくされている点で、図７，８に示した例と同様の作用を奏するものとなる。【０１０６】
次に、本実施例の別の変形例を図１０を用いて説明する。図１０は、図７に示す本発明の実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台のサセプタリングの部分の構成を拡大して模式的に示す断面図である。【０１０７】
本例の構成と図７乃至８に示す例の構成との差異は、絶縁ボス１４４内部に給電ボス１３３の側壁上に形成された凸部１３３ａと絶縁ボス１４４の内周側壁上に形成された凸部１４４ｂとを有している。さらに、給電コネクタ１６１がウエハ載置用電極１２０に取り付けられ、給電ボス１３３が貫通孔１２０ｃ内に挿入されて上端部が位置決めされた状態で、凸部１３３ａ，１４４ｂが係合し、凸部１３３ａ上に凸部１４４ｂが載せられて、上端部が導体リング１３１と締結されて貫通孔１２０ｃ内で吊り下げられた給電ボス１３３が絶縁ボス１４４を下方から上向きに支持する点にある。【０１０８】
すなわち、本例の給電ボス１３３は、上端部、下端部及びこれらの間の中間部で異なる直径の円筒形状を有しこれらが上下方向に同心状に配置された形状を備えており、中間部、下端部、上端部はこの順に直径が大きい寸法を有している。さらに、上端部の外周側壁の全周に渡り形成されＯリング１３４が嵌め込まれるリング状の溝の下方の中間部の外周側壁上に、給電ボス１３３の上下方向の中心軸回りについて半周（１８０°）またはこれ以下の角度範囲に渡り突出した凸部１３３ａを有している。中心軸の上方から見て外周側に突出した凸部１３３ａの先端の中心からの距離は、上端部の半径（すなわち、絶縁ボス１４４の内周側壁の半径）より小さく下端部の半径より大きくされている。【０１０９】
さらに、円筒形を有した絶縁ボス１４４の内周側壁面上の上端又は下端から所定の距離の箇所には、中心側に突出した凸部１４４ｂが備えられている。中心軸の上方から見て中心に向けて突出した凸部１４４ｂの先端の中心からの距離は、給電ボス１３３の下端部の半径より大きくされ、且つ給電ボス１３３の凸部１３３ａの先端の中心からの距離より小さくされている。さらに、凸部１４４ｂは絶縁ボス１４４の内周側壁の全周より小さい角度範囲にわたって配置されている。【０１１０】
本例では、絶縁ボス１４４が貫通孔１２０ｃ内に挿入され絶縁リング１３９が凹み部１２０ｄに載せられて貫通孔１３９ａおよび絶縁ボス１４４内にＯリング１３４を挟んで給電ボス１３３が挿入されて導体リング１３１と締結ネジ１３２により接続されて電極基材１０８に対して位置が固定された状態で、凸部１３３ａの上面及び凸部１４４ｂの下面の高さは、同じまたは前者が僅かに下方に位置するように、これら凸部１３３ａ，１４４ｂが配置されている。つまり、凸部１３３ａの上面の上に凸部１４４ｂが載せられることで、絶縁ボス１４４が給電ボス１３３により下方から上向きに支持されている。そして、本例では、この状態で絶縁ボス１４４の上端面が凹み部１２０ｄの上面と合致またはこれと見做せる程度に近い距離の位置に配置された状態となっている。また、絶縁リング１３９の下面と絶縁ボス１４４の上端面と接触する、またはこれらの間の隙間の大きさが当該隙間内での放電の生起を抑制できる許容範囲内の値にされている。【０１１１】
上記のように絶縁ボス１４４と給電ボス１３３とで各々の凸部１３３ａ，１４４ｂを係合させるため、絶縁ボス１４４が貫通孔１２０ｃ内に挿入された状態で給電ボス１３３は、Ｏリング１３４とともに絶縁ボス１４４内に挿入される。この際に、給電ボス１３３の凸部１３３ａは中心軸周りについて凸部１４４ｂが配置されていない絶縁ボス１４４の内周壁面に向けられて下向きに嵌め込まれ、中心軸の上下方向について凸部１３３ａが凸部１４４ｂより下方の位置に到達した状態で、給電ボス１３３または絶縁ボス１４４を軸回りに回転させて、凸部１３３ａ上面が上方から見て凸部１４４ｂ下面の下方への投影範囲に重なる位置に、好ましくは直下方に位置するように移動させる。この状態で絶縁ボス１４４と接地プレート１５１との間のシールと給電ボス１３３との間のシールを形成しつつ給電ボスが導体リング１３１に締結されることで位置決めされる。【０１１２】
凸部１４４ｂが下方から凸部１３３ａにより支持されることで、絶縁ボス１４４の上下方向の位置が相対的に給電ボス１３３から下方に所定の距離以上移動することが妨げられる。このことで、組み立ての際に絶縁ボス１４４の上端とその上方に載せられた絶縁リング１３９下端面との間の距離や隙間の大きさが所期のもの以上になることが抑制される、或いはプラズマ処理装置１００の運転される期間中のウエハ載置用電極１２０の温度の変化に伴って生じる膨張、収縮等の変位、変形によっても上記距離や隙間が増大することが抑制される。【０１１３】
凸部１３３ａ，１４４ｂは、円筒形状の周方向に同じ大きさで突き出したリング形状の一部分に切り欠部を有したものと当該切り欠き部分の内側に嵌め合わされ上下に通過できるように切り欠き部分の大きさより僅かに小さくされた形状を有したものとの組合せから構成されていても良い。また、凸部１３３ａの上面及び凸部１４４ｂの下面は、水平方向に凹凸の小さい平坦な面をなす形状を有することが望ましい。図７乃至図１０では、給電コネクタ１６１に梁状部材１３５が備えられた構成を備えた図２の実施例の変形例を説明したが、これに限らず、本変形例の構成を図４乃至６に示した例のウエハ載置用電極１２０に適用しても、同様の作用・効果が得られる。【０１１４】
また、上記実施例あるいは変形例では、処理前に予めウエハ１０９の上面に配置される膜構造に含まれる処理対象の膜層の被エッチング材料はシリコン酸化膜であり、処理室１０４に供給される当該処理対象膜のエッチング用の処理ガスおよびクリーニング用のクリーニングガスとして、四フッ化メタンガス、酸素ガス、トリフルオロメタンガスが用いられる。また、処理対象の膜層の材料として、シリコン酸化膜だけでなく、ポリシリコン膜、フォトレジスト膜、反射防止有機膜、反射防止無機膜、有機系材料、無機系材料、シリコン酸化膜、窒化シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、Ｌｏｗ−ｋ材料、Ｈｉｇｈ−ｋ材料、アモルファスカーボン膜、Ｓｉ基板、メタル材料などを用いることができ、これらの場合においても同等の効果が得られる。【０１１５】
また、エッチング用の処理ガスとしては、塩素ガス、臭化水素ガス、四フッ化メタンガス、三フッ化メタンガス、二フッ化メタンガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス、水素ガスなどを使用することができる。さらに、エッチング用の処理ガスとしては、アンモニアガス、八フッ化プロパンガス、三フッ化窒素ガス、六フッ化硫黄ガス、メタンガス、四フッ化シリコンガス、四塩化シリコンガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガスなどを使用することができる。【０１１６】
また、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ウエハ載置用電極１２０は誘電体膜１４０の内部あるいは電極基材１０８の内部に、電流が供給されてこれらまたはこれらの上に載せられるウエハ１０９を加熱するヒータを備えて、当該ヒータの加熱によるウエハ１０９の温度の調節を制御器１７０が行っても良い。また、このような温度調節のために電極基材１０８内部で制御器１７０と通信可能に配置され温度を検知する少なくとも１つの温度センサを備えても良い。【０１１７】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。【０１１８】
上記実施の形態では、処理室１０４内に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波の電界とこれに併せてＥＣＲを形成できる磁界を供給し、処理用ガスを放電させてプラズマを形成する構成を説明した。しかしながら、上記実施の形態で説明した構成は、他の放電（有磁場ＵＨＦ放電、容量結合型放電、誘導結合型放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、トランスファー・カップルド放電）を用いてプラズマを形成する場合であっても、上記の実施の形態などで説明したものと同様の作用・効果を奏することができる。また、プラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装置、例えばプラズマＣＶＤ装置、アッシング装置、表面改質装置などで配置されるウエハ載置用電極に、上記実施の形態および変形例を適用した場合についても同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１００…プラズマエッチング装置
１０１…真空容器
１０２…シャワープレート
１０２ａ…ガス導入孔
１０３…誘電体窓
１０４…処理室
１０５…導波管
１０６…電界発生用電源
１０７…磁場発生コイル
１０８…電極基材
１０９…半導体ウエハ
１１０…真空排気口
１１１…導電体膜
１１２…接地箇所
１１３…サセプタリング
１１６…プラズマ
１２０…ウエハ載置用電極
１２０ａ…載置面
１２０ｂ…上面
１２０ｃ…貫通孔
１２０ｄ…凹み部
１２４…高周波電源
１２５…高周波フィルタ
１２６…直流電源
１２７…高周波電源
１２８，１２９…整合器
１３０…負荷インピーダンス可変ボックス
１３１…導体リング
１３２…締結ネジ
１３３…給電ボス
１３４…Ｏリング
１３５…梁状部材
１３６…絶縁性ネジ
１３７…上部サセプタリング
１３８…当たり面
１３９…絶縁リング
１３９ａ，１３９ｄ…貫通孔
１４０…誘電体膜
１４１…空間
１４２…絶縁性スリーブ
１４３…絶縁性皮膜
１４４…絶縁ボス
１４５…シール部材
１４６…電極ベース
１４７…連結コラム
１４８…案内部材
１４９…空間
１５０…絶縁プレート
１５１…接地プレート
１５２…冷媒流路
１５３…撚り線
１６０…電界・磁界形成部
１６１…給電コネクタ
１６２，１６３…締結ネジ
１６４…蓋部材。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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