JP6230986B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明の種々の側面及び実施形態はプラズマ処理装置に関するものである。

従来、基板上に薄膜を成膜する手法として、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が知られている。プラズマＣＶＤ法を利用したプラズマ処理装置（以下「プラズマＣＶＤ装置」という）は、例えば、高周波電力を用いて処理ガスのプラズマを生成し、プラズマ中の活性種を反応させて、基板上に反応膜を成膜する。

ところで、プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ中のラジカル反応が過度に進行することによって不要な活性種が発生するので、不要な活性種の発生を抑制するために処理容器内にプラズマ密度が異なる複数の空間を形成する技術が知られている。例えば、処理容器内に取り付けられたグランド板の貫通孔に電極を貫通させ、電極の外周面と、貫通孔の内周面との間にプラズマ密度が相対的に高い空間を形成し、電極の先端と、処理容器内のサセプタとの間にプラズマ密度が相対的に低い空間を形成する技術がある。

国際公開第２０１３／１３６６５６号

しかしながら、従来技術では、構造上の制限を受けることなく、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御を適切に行うことまでは考慮されていない。

すなわち、従来技術では、各空間の距離を予め調整することによって、各空間に供給される処理ガスの種別毎にプラズマ密度を制御するので、プラズマ密度の制御が構造上の制限を受ける場合がある。

本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、基板が載置される載置台と、前記載置台と対向するように前記処理容器に取り付けられ、複数の貫通孔が形成されたグランド板と、前記グランド板の前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入される複数のガス供給管であって、当該複数のガス供給管の各々の外周面と、前記複数の貫通孔の各々の内周面との間に形成される空間に処理ガスを供給する複数のガス供給管と、前記複数のガス供給管に設けられ、前記複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを前記空間に供給するガス供給管に前記処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給することによって、前記空間において前記処理ガスをプラズマ化する給電部材とを備える。

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、構造上の制限を受けることなく、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御を適切に行うことができるプラズマ処理装置が実現される。

図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 図２は、図１に示したグランド板の平面断面図である。 図３は、図１に示した遮断部材を拡大して示す断面図である。 図４は、図１に示した給電部材の分解斜視図である。 図５は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 図６は、図５に示したグランド板の一部を拡大して示す平面図である。

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理容器と、処理容器の内部に設けられ、基板が載置される載置台と、載置台と対向するように処理容器に取り付けられ、複数の貫通孔が形成されたグランド板と、グランド板の複数の貫通孔にそれぞれ挿入される複数のガス供給管であって、当該複数のガス供給管の各々の外周面と、複数の貫通孔の各々の内周面との間に形成される空間に処理ガスを供給する複数のガス供給管と、複数のガス供給管に設けられ、複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを空間に供給するガス供給管に処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給することによって、空間において処理ガスをプラズマ化する給電部材とを備える。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、給電部材は、複数のガス供給管のうち種別が同一である処理ガスを空間に供給するガス供給管に同一の高周波電力を供給する。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、給電部材は、複数のガス供給管のうち第１の種別の処理ガスを供給するガス供給管に第１の高周波電力を供給する導体パターンが形成された第１の絶縁層と、複数のガス供給管のうち第２の種別の処理ガスを供給するガス供給管に第１の高周波電力とは異なる第２の高周波電力を供給する導体パターンが形成され、第１の絶縁層に積層される第２の絶縁層とを有する。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、給電部材は、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に挿入される絶縁フィルムをさらに有し、第２の絶縁層は、絶縁フィルムを介して第１の絶縁層に積層される。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、第１の絶縁層及び第２の絶縁層の、導体パターンが形成される側の面とは反対側の面に、高周波電力を遮断するシールド層が形成される。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、給電部材は、複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを空間に供給するガス供給管に対して、処理ガスの種別に応じて周波数が異なる高周波電力を供給する。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数のガス供給管の各々の入口へ処理ガスを導入するためのバッファ室が内部に形成されたガス導入部材をさらに備え、バッファ室には、高周波電力を遮断する遮断部材を介して、複数のガス供給管の各々の入口が接続される。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、遮断部材は、複数のガス供給管の各々よりも抵抗が高い材料により形成される。

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、ガス導入部材の外周面に設けられ、内部に冷媒を通流させるための流路を有する冷却ジャケットをさらに備える。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、図１に示したグランド板の平面断面図である。

図１に示すように、プラズマ処理装置１は、処理容器１０、載置台２、グランド板３２、複数のガス供給管３４、ガス導入部材３６、及び、図示されていない外部の高周波電源に接続された給電部材３８を有する。

処理容器１０は、例えばアルミニウム又はステンレス等の金属により形成された有底円筒状のチャンバである。処理容器１０は、接地されている。処理容器１０の側壁の上端部は、開口を形成している。

処理容器１０の側壁には、基板Ｓの搬入出口１１を開閉するためのゲートバルブ１２が取り付けられている。また、処理容器１０の側壁には、排気管１３が設けられている。排気管１３の下流側には、図示しない排気装置が接続されており、排気装置は、真空ポンプを有しており、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧する。

処理容器１０の内部には、載置台２が設けられている。載置台２には、成膜対象となる基板Ｓが載置される。処理容器１０の外部の搬送機構と、載置台２との間の基板Ｓの受け渡しは、昇降ピン２２を用いて行われる。昇降ピン２２は、昇降板２４を介して昇降機構２５により昇降自在に構成されている。昇降ピン２２の周囲は、ベローズ２３により覆われている。

載置台２には、例えば抵抗発熱体からなる温度調整部２１が埋設されている。温度調整部２１は、図示しない電力供給部から供給される電力により発熱し、載置台２の上面を介して基板Ｓを例えば２００℃〜３００℃の温度に調整することができる。なお、温度調整部２１は、基板Ｓを加熱するものに限られず、プロセス条件に応じて基板Ｓを冷却して所定の温度に調整するものであっても良い。この場合、温度調整部２１は、例えばペルチェ素子などを採用することができる。

グランド板３２は、載置台２と対向するように処理容器１０に取り付けられる。処理容器１０の側壁の上端部の開口は、グランド板３２によって閉じられる。グランド板３２は、例えば、Ｏリングを介して処理容器１０の側壁の上端部に取り付けられる。グランド板３２は、例えば金属等の導電体により円板状に形成されている。グランド板３２は、接地されている。

グランド板３２の載置台２との対向面とは反対側の面上には、絶縁体３３が設けられている。絶縁体３３は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）により形成され、グランド板３２と、グランド板３２よりも上方に位置する部材（例えば、給電部材３８）との間を絶縁する。

また、グランド板３２には、図１及び図２に示すように、複数の貫通孔３２ａが形成されている。複数の貫通孔３２ａには、複数のガス供給管３４がそれぞれ挿入されている。複数のガス供給管３４の各々の外周面と、複数の貫通孔３２ａの各々の内周面との間には、空間３５が形成されている。

複数のガス供給管３４は、ガス導入部材３６から延出され、給電部材３８及び絶縁体３３を貫通した状態で、グランド板３２の複数の貫通孔３２ａにそれぞれ挿入されている。複数のガス供給管３４は、複数のガス供給管３４の各々の外周面と、複数の貫通孔３２ａの各々の内周面との間に形成される空間３５に処理ガスを供給する。具体的には、各ガス供給管３４は、先端が閉塞された管であり、複数の貫通孔３２ａの各々の内周面と対向する管壁に形成された孔３４−１から空間３５に処理ガスを供給する。なお、孔３４−１は、各ガス供給管３４の、複数の貫通孔３２ａの各々の内周面と対向する管壁に複数形成されてもよい。また、複数の孔３４−１が形成される場合、複数の孔３４−１は、対称性を有する位置に配列されることが好ましい。

複数のガス供給管３４は、第１のガス供給管３４ａ、第２のガス供給管３４ｂ及び第３のガス供給管３４ｃを有する。第１のガス供給管３４ａは、後述するガス導入部材３６の第１のバッファ室３７ａに接続されており、第１のバッファ室３７ａから導入される第１の種別の処理ガスを空間３５に供給する。第２のガス供給管３４ｂは、後述するガス導入部材３６の第２のバッファ室３７ｂに接続されており、第２のバッファ室３７ｂから導入される第２の種別の処理ガスを空間３５に供給する。第３のガス供給管３４ｃは、後述するガス導入部材３６の第３のバッファ室３７ｃに接続されており、第３のバッファ室３７ｃから導入される第３の種別の処理ガスを空間３５に供給する。これらの第１のガス供給管３４ａ、第２のガス供給管３４ｂ及び第３のガス供給管３４ｃは、複数のガス供給管３４のうち互いに種別が異なる処理ガスを空間３５に供給するガス供給管の一例に相当する。また、第１のガス供給管３４ａ、第２のガス供給管３４ｂ及び第３のガス供給管３４ｃの各々は、複数のガス供給管３４のうち種別が同一である処理ガスを空間３５に供給するガス供給管の一例に相当する。

ガス導入部材３６は、図示しないガス供給源に接続されており、ガス導入部材３６の内部には、複数のガス供給管３４の各々の入口へガス供給源からの処理ガスを導入するための円盤状のバッファ室３７が形成されている。バッファ室３７は、互いに上下方向に分離して形成された３つのバッファ室を有する。図１の例では、３つのバッファ室は、上方から順番に、第１のバッファ室３７ａ、第２のバッファ室３７ｂ及び第３のバッファ室３７ｃとして示されている。

各々のバッファ室３７ａ、３７ｂ、３７ｃには、図示しないガス供給源から、互いに種別が異なる処理ガスが供給される。具体的には、第１のバッファ室３７ａには、第１の種別の処理ガスが供給され、第２のバッファ室３７ｂには、第２の種別の処理ガスが供給され、第３のバッファ室３７ｃには、第３の種別の処理ガスが供給される。

各々のバッファ室３７ａ、３７ｂ、３７ｃには、複数のガス供給管３４の各々の入口が接続される。具体的には、第１のバッファ室３７ａには、第１のガス供給管３４ａの入口が接続され、第２のバッファ室３７ｂには、第２のガス供給管３４ｂの入口が接続され、第３のバッファ室３７ｃには、第３のガス供給管３４ｃの入口が接続される。そして、第２のバッファ室３７ｂは、第２のバッファ室３７ｂの上方に配置された第１のバッファ室３７ａから延びる第１のガス供給管３４ａを避ける形状に形成されている。また、第３のバッファ室３７ｃは、第３のバッファ室３７ｃの上方に配置された第１のバッファ室３７ａ及び第２のバッファ室３７ｂから延びる第１のガス供給管３４ａ及び第２のガス供給管３４ｂを避ける形状に形成されている。

このように、各々のバッファ室３７ａ、３７ｂ、３７ｃに複数のガス供給管３４の各々の入口が接続されることで、互いに種別が異なる処理ガスが空間３５へ供給される。すなわち、第１のバッファ室３７ａに供給された第１の種別の処理ガスは、第１のガス供給管３４ａに導入され、その後、第１のガス供給管３４ａから空間３５へ供給される。また、第２のバッファ室３７ｂに供給された第２の種別の処理ガスは、第２のガス供給管３４ｂに導入され、その後、第２のガス供給管３４ｂから空間３５へ供給される。また、第３のバッファ室３７ｃに供給された第３の種別の処理ガスは、第３のガス供給管３４ｃに導入され、その後、第３のガス供給管３４ｃから空間３５へ供給される。

また、各々のバッファ室３７ａ、３７ｂ、３７ｃには、高周波電力を遮断する遮断部材３６ａを介して、複数のガス供給管３４の各々の入口が接続される。遮断部材３６ａは、複数のガス供給管３４の各々よりも抵抗が高い材料により形成されている。

図３は、図１に示した遮断部材を拡大して示す断面図である。なお、図３では、一例として、複数のガス供給管３４のうち第１のガス供給管３４ａが遮断部材３６ａを介して第１のバッファ室３７ａに接続された状態を示している。図３に示すように、遮断部材３６ａは、筒状に形成されている。遮断部材３６ａの筒内空間には、第１のガス供給管３４ａの筒内空間が連通されている。また、遮断部材３６ａは、第１のガス供給管３４ａよりも抵抗が高い材料により筒状に形成されている。これにより、遮断部材３６ａは、第１の種別の処理ガスを第１のガス供給管３４ａへ導入しつつ、第１のガス供給管３４ａに供給された高周波電力が第１のバッファ室３７ａの向きへ伝播することを阻止することができる。

なお、ガス供給管３４と遮断部材３６ａとの接合は、ロー付けや溶接の他にシール材を挟んだ螺子嵌合などガスが漏れない接合で有れば何でも良い。

図１を再び参照する。ガス導入部材３６の外周面には、円筒状の冷却ジャケット４２が設けられる。冷却ジャケット４２は、内部に冷媒が通流可能な流路４２ａが形成されており、冷媒の通流によりガス導入部材３６を冷却する。冷却ジャケット４２は、導電性を有する。冷却ジャケット４２の側壁の下端部は、例えば、Ｏリングを介してグランド板３２の上面に取り付けられる。冷却ジャケット４２の側壁の上端部は、開口を形成しており、冷却ジャケット４２の側壁の上端部の開口は、天板４４によって閉じられる。天板４４は、例えば、Ｏリングを介して、冷却ジャケット４２の側壁の上端部に取り付けられる。

給電部材３８は、複数のガス供給管３４に設けられている。具体的には、給電部材３８は、絶縁体３３と、ガス導入部材３６との間に介挿されるシート状の部材であり、複数のガス供給管３４が給電部材３８を貫通した状態で、複数のガス供給管３４に装着されている。

給電部材３８は、複数のガス供給管３４のうち互いに種別が異なる処理ガスを空間３５に供給するガス供給管に処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給する。例えば、給電部材３８は、第１のガス供給管３４ａが第１の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、第１のガス供給管３４ａに対して、第１の種別の処理ガスに対応する高周波電力Ｐ１を供給する。また、例えば、給電部材３８は、第２のガス供給管３４ｂが第２の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、第２のガス供給管３４ｂに対して、第２の種別の処理ガスに対応する高周波電力Ｐ２を供給する。また、例えば、給電部材３８は、第３のガス供給管３４ｃが第３の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、第３のガス供給管３４ｃに対して、第３の種別の処理ガスに対応する高周波電力Ｐ３を供給する。これにより、給電部材３８は、空間３５において、ガス供給管から供給される、互いに種別が異なる処理ガスをプラズマ化する。

また、給電部材３８は、複数のガス供給管３４のうち種別が同一である処理ガスを空間３５に供給するガス供給管に同一の高周波電力を供給する。例えば、給電部材３８は、第１のガス供給管３４ａが第１の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、全ての第１のガス供給管３４ａに対して、同一の高周波電力Ｐ１を供給する。また、例えば、給電部材３８は、第２のガス供給管３４ｂが第２の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、全ての第２のガス供給管３４ｂに対して、同一の高周波電力Ｐ２を供給する。また、例えば、給電部材３８は、第３のガス供給管３４ｃが第３の種別の処理ガスを空間３５に供給するので、全ての第３のガス供給管３４ｃに対して、同一の高周波電力Ｐ３を供給する。これにより、給電部材３８は、空間３５において、ガス供給管から供給される、種別が同一である処理ガスをプラズマ化する。

図４は、図１に示した給電部材の分解斜視図である。なお、図４では、説明の便宜を図るため、１つの第１のガス供給管３４ａ及び１つの第２のガス供給管３４ｂのみを示し、他の第１のガス供給管３４ａ、他の第２のガス供給管３４ｂ及び第３のガス供給管３４ｃの図示を省略するものとする。

図４に示すように、給電部材３８は、第１の絶縁層５２と、絶縁フィルム５４と、絶縁フィルム５４を介して第１の絶縁層５２に積層された第２の絶縁層５６とを有する。

第１の絶縁層５２は、絶縁体によりシート状に形成され、第１のガス供給管３４ａ及び第２のガス供給管３４ｂが貫通される貫通孔を有する。第１の絶縁層５２の上面５２ａには、導体パターン６２が形成されている。導体パターン６２は、例えば、厚さ３５μｍの銅箔により形成される。導体パターン６２の幅は、温度上昇が１０℃であるとすると、約１ｃｍであることが好ましい。導体パターン６２の一端は、高周波電力Ｐ１を出力する高周波電源ＲＦ１に接続され、導体パターン６２の他端は、第１の種別の処理ガスを供給する第１のガス供給管３４ａに接続される。導体パターン６２は、第１のガス供給管３４ａに高周波電源ＲＦ１からの高周波電力Ｐ１を供給する。

また、第１の絶縁層５２の、導体パターン６２が形成される側の上面５２ａと、第１の絶縁層５２の貫通孔を貫通する第２のガス供給管３４ｂとは、互いに直交することが好ましい。これにより、導体パターン６２と、第２のガス供給管３４ｂとの間の電磁波の干渉を抑制することができる。

また、第１の絶縁層５２の、導体パターン６２が形成される側の上面５２ａとは反対側の下面５２ｂには、高周波電力を遮断するシールド層６４が形成されている。これにより、導体パターン６２を伝播する高周波電力Ｐ１に起因して第１の絶縁層５２と他の絶縁層との間で発生する容量結合を抑制することができる。

絶縁フィルム５４は、第１の絶縁層５２と、第２の絶縁層５６との間に介挿されている。絶縁フィルム５４は、絶縁体によりシート状に形成され、第１のガス供給管３４ａ及び第２のガス供給管３４ｂが貫通される貫通孔を有する。絶縁フィルム５４によって、第１のシールド層５２ｂ、絶縁層５２および導体パターン６２と、第２のシールド層５６ｂ、絶縁層５６および導体パターン６６とは絶縁されている。

第２の絶縁層５６は、絶縁体によりシート状に形成され、第１のガス供給管３４ａ及び第２のガス供給管３４ｂが貫通される貫通孔を有する。第２の絶縁層５６の上面５６ａには、導体パターン６６が形成されている。導体パターン６６の一端は、高周波電力Ｐ１とは異なる高周波電力Ｐ２を出力する高周波電源ＲＦ２に接続され、導体パターン６６の他端は、第２の種別の処理ガスを供給する第２のガス供給管３４ｂに接続される。導体パターン６６は、第２のガス供給管３４ｂに高周波電源ＲＦ２からの高周波電力Ｐ２を供給する。

また、第２の絶縁層５６の、導体パターン６６が形成される側の上面５６ａと、第２の絶縁層５６の貫通孔を貫通する第１のガス供給管３４ａとは、互いに直交することが好ましい。これにより、導体パターン６６と、第１のガス供給管３４ａとの間の電磁波の干渉を抑制することができる。

また、第２の絶縁層５６の、導体パターン６６が形成される側の上面５６ａとは反対側の下面５６ｂには、高周波電力を遮断するシールド層６８が形成されている。これにより、導体パターン６６を伝播する高周波電力Ｐ２に起因して第２の絶縁層５６と他の絶縁層との間で発生する容量結合を抑制することができる。

なお、図４では図示が省略されているが、導体パターン６２は、高周波電源ＲＦ１に接続された他端から分岐して、図示されていない他の第１のガス供給管３４ａにも接続される。そして、導体パターン６２は、他の第１のガス供給管３４ａに高周波電源ＲＦ１からの高周波電力Ｐ１を供給する。

また、図４では図示が省略されているが、導体パターン６６は、高周波電源ＲＦ２に接続された他端から分岐して、図示されていない他の第２のガス供給管３４ｂにも接続される。そして、導体パターン６６は、他の第２のガス供給管３４ｂに高周波電源ＲＦ２からの高周波電力Ｐ２を供給する。

また、図４では図示が省略されているが、給電部材３８は、絶縁フィルム５４を介して第２の絶縁層５６に積層される第３の絶縁層をさらに有する。第３の絶縁層は、第１の絶縁層５２及び第２の絶縁層５６と同様に、絶縁体によりシート状に形成され、ガス供給管が貫通される貫通孔を有する。第３の絶縁層の上面には、導体パターンが形成されている。導体パターンの一端は、高周波電力Ｐ３を出力する高周波電源に接続され、導体パターンの他端は、第３の種別の処理ガスを供給する第３のガス供給管３４ｃに接続される。導体パターンは、第３のガス供給管３４ｃに高周波電源からの高周波電力Ｐ３を供給する。

以上、第１の実施形態のプラズマ処理装置１によれば、グランド板３２の複数の貫通孔３２ａに複数のガス供給管３４をそれぞれ挿入し、互いに種別が異なる処理ガスを供給するガス供給管に処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給する。その結果、第１の実施形態によれば、構造上の制限を受けることなく、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御を適切に行うことができる。

ここで、処理容器内に取り付けられたグランド板の貫通孔に電極を貫通させ、電極の外周面と、貫通孔の内周面との間に空間を形成し、電極の先端と、処理容器内のサセプタとの間に空間を形成する従来の給電構造が考えられる。従来の給電構造を用いたプラズマ処理装置では、電極の外周面と、貫通孔の内周面との間に形成された空間と、電極の先端と、処理容器内のサセプタとの間に形成された空間とに互いに種別が異なる処理ガスを供給し、各空間において処理ガスのプラズマを生成する。このため、従来の給電構造を用いたプラズマ処理装置では、各空間に供給される処理ガスの種別毎にプラズマ密度を制御する場合に、各空間の距離を処理ガスの種別に応じて予め調整する作業が発生する。したがって、従来の給電構造を用いたプラズマ処理装置では、プラズマ密度の制御が構造上の制限を受ける場合がある。

これに対して、第１の実施形態のプラズマ処理装置１では、グランド板３２の複数の貫通孔３２ａに複数のガス供給管３４をそれぞれ挿入し、互いに種別が異なる処理ガスを供給するガス供給管に処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給する。このため、第１の実施形態によれば、複数のガス供給管３４の各々の外周面と、複数の貫通孔３２ａの各々の内周面との間に形成される空間３５において、互いに種別が異なる処理ガスのプラズマを生成することができる。その結果、第１の実施形態によれば、空間３５の距離を予め調整する作業を削減することができるので、構造上の制限を受けることなく、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御を適切に行うことができる。

また、第１の実施形態のプラズマ処理装置１では、給電部材３８は、種別が同一である処理ガスを空間３５に供給するガス供給管に同一の高周波電力を供給する。その結果、第１の実施形態によれば、種別が同一である処理ガスが供給される空間３５間でプラズマ密度を均一に制御することができる。

また、第１の実施形態のプラズマ処理装置１では、給電部材３８は、第１のガス供給管３４ａに高周波電力Ｐ１を供給する導体パターン６２が形成された第１の絶縁層５２と、第２のガス供給管３４ｂに高周波電力Ｐ２を供給する導体パターン６６が形成された第２の絶縁層５６とを積層することで形成される。その結果、第１の実施形態によれば、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御を適切に行うとともに、処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力どうしの干渉を防ぐことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るプラズマ処理装置は、グランド板３２の内部の構造を除き、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１と同様の構成を有する。したがって、第２の実施形態では、上記第１の実施形態と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。

上記第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１では、処理ガスの種別毎にプラズマ密度が制御されるが、プラズマ中に供給されるガス分子の滞留時間が長いほど、より多くのガス分子が励起されるため、生成されるラジカル種にばらつきが生じる恐れがある。このようなラジカル種のばらつきは、プラズマ密度の分布の均一性を低下させ、結果として、基板Ｓの面内均一性を低下させる要因となる。

そこで、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置では、上記ラジカル種のばらつきの抑制を図る。図５は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

図５に示すように、グランド板３２の内部には、排気流路３２ｂが形成されている。排気流路３２ｂは、グランド板３２の内部において複数の貫通孔３２ａを避ける形状に形成されている。排気流路３２ｂは、排気管５１を介して、処理容器１０の外部の排気装置５２に接続されている。排気装置５２は、真空ポンプを有し、排気流路３２ｂ内を所定の真空度まで減圧する。

また、グランド板３２の内部には、排気孔３２ｃが形成されている。排気孔３２ｃは、グランド板３２と載置台２とで挟まれた空間Ｇを排気流路３２ｂに連通させる。排気孔３２ｃは、複数のガス供給管３４の各々から空間３５に供給されて空間Ｇへ流入する処理ガスを排気流路３２ｂに排気する。

なお、プロセス開始前および後は大気や残留ガスを高速で排気するために排気管１３を通じて処理容器１０内が排気される。この場合、プロセス中において、排気管１３と排気装置との間に設けられた図に無いバルブは閉じられても良く、若しくは排気孔３２ｃからの排気が主に有効となる程度に排気管１３のコンダクタンスが絞られても良い。

図６は、図５に示したグランド板の一部を拡大して示す平面図である。図６に示すように、排気孔３２ｃは、グランド板３２を複数のガス供給管３４の各々の中心軸Ａに沿う方向から見た場合に、中心軸Ａを中心とした円の円周Ｃ上に配置されている。図６の例では、複数の排気孔３２ｃが、円周Ｃ上に等間隔で配置されている。

また、排気孔３２ｃは、グランド板３２を複数のガス供給管３４の各々の中心軸Ａに沿う方向から見た場合に、複数のガス供給管３４のうち互いに隣り合う３つのガス供給管の各々中心軸Ａと、排気孔３２ｃの中心軸との距離が等しくなる位置に配置されている。すなわち、互いに隣り合う３つのガス供給管の各々の中心軸Ａと、排気孔３２ｃの中心軸との距離をＬ１，Ｌ２，Ｌ３とすると、Ｌ１＝２＝Ｌ３が成立する。

以上、第２の実施形態のプラズマ処理装置１によれば、グランド板３２は、排気流路３２ｂと、排気孔３２ｃとを有する。排気流路３２ｂは、グランド板３２の内部に形成される。排気孔３２ｃは、グランド板３２と載置台２とで挟まれた空間Ｇを排気流路３２ｂに連通させ、空間３５に供給されて空間Ｇへ流入する処理ガスを排気流路３２ｂに排気する。このため、処理ガスが供給される空間３５の近傍位置で排気が行われる。これにより、プラズマ中に供給されるガス分子の滞留時間が短縮され、生成されるラジカル種のばらつきが抑制される。したがって、プラズマ密度の分布の均一性が向上する。その結果、基板Ｓの面内均一性を向上することが可能となる。

なお、上記第１及び第２の実施形態では、給電部材３８が、互いに種別が異なる処理ガスを空間３５に供給するガス供給管に対して、処理ガスの種別に応じて大きさが異なる高周波電力を供給する例を示したが、開示技術はこれには限定されない。例えば、給電部材３８は、互いに種別が異なる処理ガスを空間３５に供給するガス供給管に対して、処理ガスの種別に応じて周波数が異なる高周波電力を供給するようにしてもよい。これにより、処理ガスの種別毎にプラズマ密度の制御をより適切に行うことができる。

１ プラズマ処理装置
２ 載置台
１０ 処理容器
３２ グランド板
３２ａ 貫通孔
３３ 絶縁体
３４ ガス供給管
３４ａ 第１のガス供給管
３４ｂ 第２のガス供給管
３４ｃ 第３のガス供給管
３５ 空間
３６ ガス導入部材
３６ａ 遮断部材
３７ バッファ室
３７ａ 第１のバッファ室
３７ｂ 第２のバッファ室
３７ｃ 第３のバッファ室
３８ 給電部材
５２ 第１の絶縁層
５４ 絶縁フィルム
５６ 第２の絶縁層
６２、６６ 導体パターン
６４、６８ シールド層

Claims (11)

1. 処理容器と、
   前記処理容器の内部に設けられ、基板が載置される載置台と、
   前記載置台と対向するように前記処理容器に取り付けられ、複数の貫通孔が形成されたグランド板と、
   前記グランド板の前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入される複数のガス供給管であって、当該複数のガス供給管の各々の外周面と、前記複数の貫通孔の各々の内周面との間に形成される空間に処理ガスを供給する複数のガス供給管と、
   前記複数のガス供給管に設けられ、前記複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを前記空間に供給するガス供給管に対して、前記処理ガスの種別に応じて周波数が異なる高周波電力を供給することによって、前記空間において前記処理ガスをプラズマ化する給電部材と
   を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記給電部材は、さらに、
   前記複数のガス供給管のうち種別が同一である処理ガスを前記空間に供給するガス供給管に同一の高周波電力を供給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。
3. 前記給電部材は、
   互いに積層された複数の絶縁層であって、前記複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを前記空間に供給するガス供給管に前記処理ガスの種別に応じた異なる高周波電力を供給する導体パターンがそれぞれ形成された複数の絶縁層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記給電部材は、
   前記複数の絶縁層の間に介挿される絶縁フィルムをさらに有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記複数の絶縁層の各々の、前記導体パターンが形成される側の面とは反対側の面に、高周波電力を遮断するシールド層が形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記複数のガス供給管の各々の入口へ処理ガスを導入するためのバッファ室が内部に形成されたガス導入部材をさらに備え、
   前記バッファ室には、高周波電力を遮断する遮断部材を介して、前記複数のガス供給管の各々の入口が接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記遮断部材は、前記複数のガス供給管の各々よりも抵抗が高い材料により形成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。
8. 前記ガス導入部材の外周面に設けられ、内部に冷媒を通流させるための流路を有する冷却ジャケットをさらに備える
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置。
9. 処理容器と、
   前記処理容器の内部に設けられ、基板が載置される載置台と、
   前記載置台と対向するように前記処理容器に取り付けられ、複数の貫通孔が形成されたグランド板と、
   前記グランド板の前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入される複数のガス供給管であって、当該複数のガス供給管の各々の外周面と、前記複数の貫通孔の各々の内周面との間に形成される空間に処理ガスを供給する複数のガス供給管と、
   前記複数のガス供給管に設けられ、前記複数のガス供給管のうち互いに種別が異なる処理ガスを前記空間に供給するガス供給管に対して、前記処理ガスの種別に応じて周波数が異なる高周波電力を供給することによって、前記空間において前記処理ガスをプラズマ化する給電部材と
   を備え、
   前記グランド板は、
   前記グランド板の内部に形成された排気流路と、
   前記グランド板と前記載置台とで挟まれた他の空間を前記排気流路に連通させ、前記空間に供給されて前記他の空間へ流入する前記処理ガスを前記排気流路に排気する排気孔とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
10. 前記排気孔は、
    前記グランド板を前記複数のガス供給管の各々の中心軸に沿う方向から見た場合に、前記中心軸を中心とした円の円周上に配置されることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記排気孔は、
    前記グランド板を前記複数のガス供給管の各々の中心軸に沿う方向から見た場合に、前記複数のガス供給管のうち互いに隣り合う３つのガス供給管の各々の前記中心軸と、前記排気孔の中心軸との距離が等しくなる位置に配置されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプラズマ処理装置。

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