プラズマ処理装置
【課題】プラズマ処理装置において、簡易かつ低コストの構成で、プロセスガスの導入位置を基板の配置（特にバッチ処理の場合）や基板のサイズ（特に枚葉処理の場合）に応じて高い自由度で設定可能とし、それによって高生産性と品質安定化を達成する。
【解決手段】チャンバ３の上部開口に配置された天板７には、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋが設けられている。天板７の上面７ａには、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを接続するために、供給ガス溜め部７ｅ、共通導入溝部７ｇ、分配ガス溜め部７ｆ、分岐溝部７ｉ、及び個別ガス溜め部７ｈが設けられ、これらの上部開口は天板７の上面７ａに配置された蓋部材８により閉鎖されている。個々のガス導入口７ｊ，７ｋは基板サセプタ６に保持された基板２の中央領域の上方に位置している。
【解決手段】チャンバ３の上部開口に配置された天板７には、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋが設けられている。天板７の上面７ａには、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを接続するために、供給ガス溜め部７ｅ、共通導入溝部７ｇ、分配ガス溜め部７ｆ、分岐溝部７ｉ、及び個別ガス溜め部７ｈが設けられ、これらの上部開口は天板７の上面７ａに配置された蓋部材８により閉鎖されている。個々のガス導入口７ｊ，７ｋは基板サセプタ６に保持された基板２の中央領域の上方に位置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置におけるチャンバ内へのプロセスガスの導入のための構造としては、以下の２種類が知られている。まず、第１の構造では、ガス供給口、ガス導入口、及びガス溜め等を形成するために必要な溝、孔、窪み等の加工を施した石英等の誘電体からなる複数の板を、真空環境下での熱溶着等で貼り合わせ、チャンバの上部開口を閉鎖する天板とすることが知られている。また、誘電体からなる天板に設けた貫通孔に別体のノズルを取り付け、このノズルからプロセスガスをチャンバ内へ導入することが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
一方、複数の基板を同時にチャンバ内に配置してプラズマ処理を行う、バッチ処理方式のプラズマ処理装置が知られている。例えば、特許文献３に記載のプラズマ処理装置では、複数枚の基板を１枚のトレイに収容した状態でチャンバ内に搬入し、これらの基板をトレイごと基板保持部で保持してプラズマ処理を行う。
【０００４】
この種のバッチ処理方式のプラズマ処理装置で高生産性と品質安定化を実現するには、個々の基板毎にプロセスガスを供給し、かつ個々の基板毎のプロセスガスの流れを均一化することが重要である。プロセスガスを個々の基板毎ではなく全面的にシャワー状に導入すると、チャンバからの排気の影響で個々の基板の一方の周縁部に堆積物が発生する場合がある（例えば搬送用のトレイを構成するＳｉＣがスパッタされたものが個々の基板の一方の周縁部に堆積する）。また、個々の基板におけるガス流の分布が不均一となると、プラズマ処理の不均一化（例えばドライエッチングの場合のエッチング量の不均一化）が生じる。
【０００５】
基板のサイズが大型の枚葉処理方式のプラズマ処理装置の場合も、全領域でプロセスガスの流れを均一化させてプラズマ処理の均一を図る必要がある。
【０００６】
しかし、第１の構造（複数の誘電体板の貼り合わせ）で個々の基板毎にガス導入口を設ける場合、基板載置部に載置される基板の枚数（バッチ処理枚数）が増えるほど、あるいは枚葉処理の基板のサイズが大型化するほど、誘電体板が大型して真空環境下での熱融着での貼り合わせが困難となり、製造コストが増加する。
【０００７】
また、第２の構造（天板に別体のノズルを取り付ける）で個々の基板毎にガス導入口を設ける場合の天板には、バッチ処理の個々の基板の対応する位置、あるいは枚葉処理の基板のサイズに応じた位置にぞれぞれノズルを取り付ける必要がある。しかし、天板の上側には、ＩＣＰコイル、ヒータ板、ＦＳ電極等が配置されている。ＩＣＰコイルやＦＳ電極と干渉する位置にはノズルを取り付けることはできない。また、ヒータ板にはノズルとの干渉回避のための孔を設けることが可能であるが、この孔を設けると天板温調の均一性が低下する上、ノズルの配置に応じて内部配線を個別設計する必要がある。
【０００８】
以上のように、従来知られているプラズマ処理装置におけるチャンバ内へプロセスガスを導入のための構造では、バッチ処理方式の場合に個々の基板毎のプロセスガスの流れの均一性を確保しつつ個々の基板毎にプロセスガスを供給することや、枚葉処理の場合の大型の基板におけるプロセスガスの流れの均一化を、簡易かつ低コストで実現することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００２−５３４７９７号公報
【特許文献２】特許第３３７２２４４号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、プラズマ処理装置において、簡易かつ低コストの構成で、プロセスガスの導入位置を基板の配置（特にバッチ処理の場合）や基板のサイズ（特に枚葉処理の場合）に応じて高い自由度で設定可能とし、それによって高生産性と品質安定化を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられて少なくとも１個の基板を保持する基板保持部と、誘電体からなり、前記基板保持部と対向する前記チャンバの上部開口に配置され、プロセスガスを供給するガス源に接続されたガス供給口と、前記チャンバ内に前記プロセスガスを導入する複数のガス導入口と、前記ガス供給口と前記ガス導入口を接続するために上面に設けられた凹部とを備える天板と、誘電体からなり、前記凹部の上部開口を閉鎖するように前記天板の前記上面に配置される蓋部材と、前記蓋部材の上側に配置されて高周波電力が投入されるプラズマ発生のための電極とを備えるプラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
天板にガス導入口を配置する構造は、ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖することで実現している。そのため、ガス導入口を天板のいずれの位置に設けても、蓋部材よりも上方に配置されているプラズマ発生用の電極等との干渉は生じない。この点で、ガス導入口の配置の自由度が非常に高い。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は、バッチ処理方式でも枚葉処理方式でもよい。
【００１４】
バッチ処理方式の場合、前記基板保持部は複数の前記基板を保持し、前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された個々の前記基板の上方に位置する。具体的には、個々の前記ガス導入口は前記基板保持部に保持された前記基板の中央領域の上方に位置している。
【００１５】
基板保持部に保持された複数の基板の中央領域の上方に、それぞれガス導入口が位置しているので、個々の基板毎にプロセスガスを供給することで個々の基板の周縁近傍での堆積物の発生を抑制でき、かつ個々の基板におけるガス流の分布を均一化により基板毎のプラズマ処理の均一化を図ることがきる。これら堆積物抑制と処理の均一化により、プラズマ処理の生産性向上と品質安定化を実現できる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、基板保持部に保持される基板の配置に応じてガス導入口を自由に配置できる。
【００１６】
枚葉処理方式の場合、前記基板保持部は単一の前記基板を保持し、前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された前記基板の異なる領域の上方に位置する。
【００１７】
基板保持部に保持された基板の異なる領域にそれぞれガス導入口が位置しているので、ガス導入口の配置を最適化することで、基板のすべての領域においてガス流の分布の均一化によりプラズマ処理の均一化を図ることができる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、ガス流の分布が均一化されるようにガス導入口の配置をガス導入口を自由に配置できる。
【００１８】
ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖する構造は簡易かつ低コストで製造できる。
【００１９】
プロセスガスは凹部を通ってガス供給口からガス導入口に流れる。具体的には、前記天板と前記蓋部材との間に介在して前記凹部内を密閉する第１の弾性部材をさらに備え、前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは前記凹部の壁と前記蓋部材の下面とで画定される空間を通って前記ガス導入口へ流れる。
【００２０】
この構成により、プロセスガスが流れる空間は天板、蓋部材、及び第１の弾性部材で形成されるので、プラズマ処理装置の構成を簡素化できる。
【００２１】
より具体的には、前記凹部は、ガス溜め部と、前記ガス供給口と前記ガス溜め部を接続する共通導入溝部と、それぞれ前記ガス溜め部から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐溝部とを備える。
【００２２】
この構成により、個々のガス導入口から対応する基板に向けて導入されるプロセスガスの流量を均一化でき、基板保持部に保持された複数の基板間でプラズマ処理の品質を均一化できる。
【００２３】
ガス溜め部に多孔質材を配置することが好ましい。
【００２４】
この構成により、均一なプロセスガスの流量を確保しつつ、凹部内での放電の発生を防止できる。
【００２５】
凹部内にプロセスガスを流すためのガス導管機構を収容してもよい。具体的には、前記凹部内に収容されて内部にガス流路が形成されたガス導管機構をさらに備え、前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは、前記ガス導管機構内の前記ガス流路を通って前記ガス導入口に流れる。
【００２６】
より具体的には、前記ガス導管機構は、ガス溜め室と、前記ガス供給口と前記ガス溜め室とを接続する共通導入管と、前記ガス溜め室から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐管とを備える。
【００２７】
この構成により、個々のガス導入口から対応する基板に向けて導入されるプロセスガスの流量を均一化でき、基板保持部に保持された複数の基板間でプラズマ処理の品質を均一化できる。
【００２８】
ガス溜め室内に多孔質材を配置することが好ましい。
【００２９】
この構成により、均一なプロセスガスの流量を確保しつつ、ガス導管機構内での放電の発生を防止できる。
【００３０】
例えば、前記ガス導管機構は、前記ガス導入口を下端に有するノズルを個々の前記分岐管の末端側に備え、前記ノズルは前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通する貫通孔に挿入されている。
【００３１】
この構成により、ノズルの下端に設けたガス導入口の向き、形状、及び寸法を高精度で設定でき、これらによって各ガス導入口から導入されるプロセスガスのガス導入の向きと流量とをより高精度で制御できる。その結果、プラズマ処理の品質をさらに向上できる。
【００３２】
代案としては、前記ガス導入口は、前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通するように前記天板に形成され、前記ガス導管機構は、前記ガス導入口と対向する開口を下面に有する終端部を個々の前記分岐管の末端側に備え、前記ガス導入口と前記開口を囲むように第２の弾性部材が、前記凹部の底壁と前記終端部の前記下面との間に介在する。
【００３３】
この構成によれば、ガス導入口を容易に天板に設けることでき、ガス導管機構の構成を簡素化できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るプラズマ処理装置では、ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖するという簡易かつ低コストの構成で基板保持部における基板の配置に応じてガス導入口の配置を高い自由度で設定可能であり、個々の基板におけるガス流の分布を最適化でき、それによって生産性が高く品質の安定したプラズマ処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な分解斜視図。
【図３】基板保持部とトレイを示す模式的な分解斜視図。
【図４】トレイの平面図。
【図５】本発明の第１実施形態における天板と蓋部材を示す模式的な分解斜視図。
【図６】図１の部分拡大図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の蓋部材を除去した状態での平面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図９】本発明の第２実施形態における天板、蓋部材、及びガス導管機構を示す模式的な分解斜視図。
【図１０】図８の部分拡大図。
【図１１】第２実施形態の変形例を示す図１０と同様の部分拡大図。
【図１２】第２実施形態の他の変形例における天板、蓋部材、及びガス導管機構を示す模式的な分解斜視図。
【図１３】第２実施形態の他の変形例の部分拡大断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の蓋部材を除去した状態での平面図。
【図１６】第３実施形態の変形例を示す図１５と同様の平面図。
【図１７Ａ】基板が３インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【図１７Ｂ】基板が２インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【図１７Ｃ】基板が６インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の第１実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。このドライエッチング装置１は、６枚の４インチの基板２に対して同時にドライエッチング処理を行うバッチ処理を実行可能である。
【００３８】
ドライエッチング装置１は、基板２にプラズマ処理を行うための減圧可能な処理室が内部に構成されたチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３には、基板２をトレイ４と共にチャンバ３内に搬入出するための開閉可能なゲート３ａが設けられている。また、チャンバ３には、真空ポンプ等を備える真空排気装置５が接続された排気口３ｂが設けられている。
【００３９】
チャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板サセプタ（基板保持部）６が配設されている。図３及び図４を併せて参照すると、基板サセプタ６の最上部を構成する保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面である基板載置面２８に、それぞれ基板２が配置される。１個の基板載置部２７Ａの周囲に残りの５個の基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆが平面視において等角度間隔で配置されている。６枚の基板２を収容したトレイ４がゲート３ａからチャンバ３内に搬入され、６枚の基板２はトレイ４と共に基板サセプタ６で保持される。
【００４０】
図１及び図２を参照すると、基板サセプタ６と対向するチャンバ３の上端開口には石英等の誘電体からなる天板７が配置されている。本実施形態における天板７は円板状であり、例えば直径が５００〜６００ｍｍ程度、厚みが３０〜５０ｍｍ程度である。天板７の平坦な上面７ａには石英等の誘電体からなる蓋部材８が配置されている。本実施形態における蓋部材８は平面視での外形が天板７と概ね一致する円板状であり、厚みが５ｍｍ程度である。蓋部材８の上方にはＩＣＰコイル１１が配設されている。ＩＣＰコイル１１は錐体状に巻回された複数の帯状の導電体を備える。また、蓋部材８の上面８ａには誘電体からなる薄板１２を介してＦＳ電極１３が配置されている。つまり、蓋部材８とＩＣＰコイル１１の間にＦＳ電極１３が配置されている。ＩＣＰコイル１１とＦＳ電極１３には、それぞれマッチング回路１４Ａ，１４Ｂを介して、高周波電源１５Ａ，１５Ｂが電気的に接続されている。
【００４１】
天板７の下面７ｂとチャンバ３の上端との間は、チャンバ３の側壁上端に形成された収容溝３ｃに収容されたＯ−リング１６Ａにより密閉されている。また、天板７の上面７ａと蓋部材８の平坦な下面８ｂとの間には天板７の上面７ａの周縁付近に位置する収容溝７ｃに収容されたＯ−リング１６Ｃが介在している。このＯ−リング１６Ｃにより、天板７の上面に形成された後述する凹部（溝や窪み）が、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを除いて密封されている。天板７と蓋部材８は、図１及び図６に示すクランプ部材１７によりチャンバ３の側壁上端部に押し付けられた状態で保持される。
【００４２】
図５から図７を併せて参照すると、天板７の周縁付近にガス供給口７ｄが設けられている。本実施形態では、ガス供給口７ｄは天板７を厚み方向に貫通する直径４ｍｍ程度の貫通孔である。ガス供給口７ｄの下端側はチャンバ３に形成されたガス供給流路３ｅを介してＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備えるエッチングガス供給源２１に接続されている。ガス供給口７ｄの上端側は天板７の上面７ａの周縁付近に形成された上端開口の窪みである１個の供給ガス溜め部７ｅの底壁に開口している。チャンバ３の上端にはガス供給流路３ｅの開口を取り囲むように収容溝３ｄが形成され、この収容溝３ｄにＯ−リング１６Ｂが収容されている。Ｏ−リング１６Ｂはガス供給流路３ｅとガス供給口７ｄの接続箇所を密封している。
【００４３】
天板７の上面７ａの中央領域には、上端開口の窪みである１個の分配ガス溜め部７ｆが形成されている。供給ガス溜め部７ｅと分配ガス溜め部７ｆとは、天板７の上面に形成された上端開口の直線状の溝である共通導入溝部７ｇにより接続されている。また、天板７の上面７ａには、上端開口の窪みである５個の個別ガス溜め部７ｈが平面視で分配ガス溜め部７ｆを等角度間隔で取り囲むように形成されている。分配ガス溜め部７ｆと個々の個別ガス溜め部７ｈは、天板７の上面に形成された上端開口の直線状の溝である分岐溝部７ｉにより互いに接続されている。本実施形態では、５個の同一の長さの分岐溝部７ｉが分配ガス溜め部７ｆから放射状に延びている。また、個々の分岐溝７ｉは平面視での溝幅が一定である。
【００４４】
分配ガス溜め部７ｆにガス導入口７ｊが設けられ、個々の個別ガス溜め部７ｈにもガス導入口７ｋが設けられている。本実施形態におけるガス導入口７ｊ，７ｋは分配ガス溜め部７ｆや個別ガス溜め部７ｈの底壁から天板７の下面７ｂまで天板７を厚み方向に貫通する直径４ｍｍ程度の貫通孔であり、先端には直径が０．５mm〜０．８mm程度の縮径部が設けられている。個々の分岐溝部７ｉの先端に個別ガス溜め部７ｈを設けずに単にガス導入口７ｋのみを設けてもよい。
【００４５】
図２に最も明瞭に示すように、分配ガス溜め部７ｆは中央の基板載置部２７Ａの上方に配置され、個別ガス溜め部７ｈは基板載置部２７Ｂを取り囲む基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆの上方に配置されている。そして、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊは基板載置部２７Ａの基板載置面２８に載置された基板２の中央領域の上方に位置し、個別ガス溜め部７ｈのガス導入口７ｋは基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆの基板載置面２８に載置された基板２の中央領域の上方に位置している。
【００４６】
分配ガス溜め部７ｆには、多孔質材６１Ａが配置されている。多孔質材６１Ａは連通する多数の微小孔が形成されて十分な通気性を有する材料であればよく、例えば多孔質セラミックを採用できる。多孔質材６１Ａは分配ガス溜め部７ｆ内の空間に隙間なく密に充填されるように配置されている。個別ガス溜め部７ｈ内にも多孔質材６１Ｅが隙間なく密に充填されるように配置されている。
【００４７】
エッチングガス供給源２１からガス供給流路３ｅを介してガス供給口７ｄに供給されるエッチングガスは、天板７の上面７ａに形成された溝及び窪みの壁面と蓋部材８の下面とで画定された空間を通ってガス導入口７ｊ，７ｋへ流れる。エッチングガスは、まずガス供給口７ｄから供給ガス溜め部７ｅに入り共通導入溝部７ｇを通って分配ガス溜め部７ｆへ流れる。さらに、エッチングガスは分岐溝部７ｉを通って個々の個別ガス溜め部７ｈへも流れる。分配ガス溜め部７ｆ及び個別ガス溜め部７ｈからガス導入口７ｊ，７ｋを通ってチャンバ３内の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆに載置された基板２に向けてエッチングガスが導入される。
【００４８】
図１から図３を参照すると、基板サセプタ６は、セラミクス等の誘電体からなる保持板２３、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板２４、及びセラミクス等の誘電体からなるスペーサ板２５を備える。基板サセプタ６の最上部を構成する保持板２３は、金属板２４の上面に固定されている。
【００４９】
保持板２３は全体として薄い円板状であり平面視での外形が円形である。本実施形態では、保持板２３の直径はトレイ４に対応して３４０ｍｍ程度に設定されている。保持板２３の上端面であるトレイ支持面２６から、バッチ処理される基板２の枚数に対応する６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆが上向きに突出している。トレイ支持面２６の中央に１個の基板載置部２７Ａが配置され、この基板載置部２７Ａの周囲に残りの基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆが等角度間隔で配置されている。基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面は、基板２の下面が載置される基板載置面２８を構成する。また、基板載置部２７Ａ〜２７Ｆには、基板載置面２８の外周縁から上向きに突出し、その上端面が基板２の下面を支持する円環状突出部２９が設けられている。さらに、基板載置面２８の円環状突出部２９で囲まれた部分には、基板載置面２８よりも十分径が小さい円柱状突起３０が、均一に分布するように複数個設けられている。円柱状突起３０と円環状突出部２９の基板載置面２８からの突出量は同一であり、円環状突出部２９のみでなく円柱状突起３０の上端面も基板２の下面を支持する。
【００５０】
図１を参照すると、保持板２３の個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８付近には静電吸着用電極３２が内蔵されている。これらの静電吸着用電極３２には直流電圧印加機構３３から静電吸着用の直流電圧が印加される。
【００５１】
図１及び図３を参照すると、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８には、伝熱ガス（本実施形態ではヘリウム）の供給孔２８ａが設けられている。これらの供給孔２８ａは伝熱ガス供給機構３４（図１に図示する）に接続されている。個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８とその上に載置された基板２の下面との間、詳細には基板２の下面と円環状突出部２９で囲まれた閉鎖された空間に、伝熱ガス供給機構３４によって伝熱ガス（本実施形態ではヘリウムガス）が供給される。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ３４ａは閉弁され、伝熱ガス供給源（本実施形態ではヘリウムガス源）３４ｂから供給流路３４ｃを経て供給孔２８ａへ伝熱ガスが送られる。流量計３４ｄと圧力計３４ｅで検出される供給流路３４ｃの流量及び圧力に基づき、後述するコントローラ３４ａが流量制御バルブ３４ｆを制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ３４ａが開弁され、基板２の下面と基板載置面２８の間の伝熱ガスは、供給孔２８、供給流路３４ｃ、及び排出流路３４ｇを経て排気口３ｂから排気される。
【００５２】
金属板２４には、バイアス電圧としての高周波を印加する高周波印加機構３５が電気的に接続されている。また、金属板２４を冷却する冷却機構３６が設けられている。冷却機構３６は、金属板２４内に形成された冷媒流路３６ａと、温調された冷媒を冷媒流路３６ａ中で循環させる冷媒循環装置３６ｂとを備える。
【００５３】
図３及び図４を参照すると、例えばSiC、アルミナ（Al2O3）、イットリア、AlNの等のセラミクス材の薄板であって本実施形態では直径が３４０ｍｍであるトレイ４には、上面４ａから下面４ｂまで厚み方向に貫通して６個の基板収容孔９Ａ〜９Ｆが設けられている。個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆに４インチの基板２が収容される。基板載置部２７Ａ〜９Ｆと同様に、１個の基板収容孔９Ａがトレイ４の中央領域に設けられ、その周囲に残りの５個の基板収容孔９Ｂ〜９Ｆが等角度間隔で配置されている。
【００５４】
トレイ４には個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆの孔壁から内向きに突出する環状の基板支持部４ｃが設けられている。個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｂにそれぞれ１枚の基板２が収容される。基板収容孔９Ａ〜９Ｆの孔径は基板２よりも僅かに大きく設定されており、基板収容孔９Ａ〜９Ｆに収容された基板２は、その下面の外周縁部分が基板支持部４ｃの上面に支持される。
【００５５】
図１にのみ模式的に示すコントローラ３７は、流量計３４ｄ及び圧力計３４ｅを含む種々のセンサや操作入力に基づいて、高周波電源１５Ａ，１５Ｂ、エッチングガス供給源２１、真空排気装置５、直流電圧印加機構３３、伝熱ガス供給機構３４、高周波電圧印加機構３５、及び冷却機構３６を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。
【００５６】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１の動作を説明する。
【００５７】
基板収容孔９Ａ〜９Ｆにそれぞれ基板２が収容されたトレイ４は、図示しない搬送アームによりゲート３ａからチャンバ３内に搬入され、上昇位置にある昇降ピン３８の先端に移載される（このとき昇降ピン３８の先端は基板サセプタ６よりも上方に位置する。）。次に、駆動機構３９により昇降ピン３８が降下することで、基板２とトレイ４が基板サセプタ６に載置される。具体的には、トレイ４の下面が保持板２３のトレイ支持面２６へ降下する。トレイ４がトレイ支持面２６に向けて降下する際、保持板２３の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆがトレイ４の対応する基板収容孔９Ａ〜９Ｆ内へトレイ４の下面側から進入する。トレイ４の下面が保持板２３のトレイ支持面２６に載置されると、個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆ内の基板２は基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面である基板載置面２８上に載置され、トレイ４の基板支持部４ｃの上面から持ち上げられる。
【００５８】
次に、静電吸着用電極３２に対して直流電圧印加機構３３から直流電圧が印加され、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８に基板２が静電吸着される。続いて、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆと基板２の下面との間の空間が、伝熱ガス供給機構３４から供給孔２８ａを通って供給される伝熱ガスにより充填される。その後、エッチングガス供給源２１からチャンバ３内にエッチングガスが供給され、真空排気装置５によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。続いて、高周波電源１５ＡからＩＣＰコイル１１に高周波電圧を印加すると共に、高周波印加機構３５により基板サセプタ６の金属板２４にバイアス電圧を印加し、チャンバ３内にプラズマを発生させる。ＩＣＰコイル１１により発生させた高周波磁界によりチャンバ３内に誘導電界を発生させて電子を加速してプラズマを発生さる。このプラズマにより基板２がエッチングされる。１枚のトレイ４で６枚の基板２を基板サセプタ６上に載置できるので、バッチ処理となる。
【００５９】
エッチング中は、冷媒循環装置３６ｂにより金属板２４の冷媒流路３６ａ中で冷媒を循環させることで保持板２３を冷却し、基板載置部２７Ａ〜２７Ｆとの伝熱ガスを介した熱伝導により個々の基板２を冷却する。また、エッチング中、高周波電源１５Ｂから高周波電圧が印加されるＦＳ電極１３は、プラズマと容量結合することで天板７の下面に自己バイアスを形成する。この自己バイアスにより引き込まれたイオンが天板７の下面７ｂに衝突し付着物を除去する。
【００６０】
エッチング終了後は、駆動機構３９により昇降ピン３８が上昇することで、基板２を基板収容孔９Ａ〜９Ｆに収容したトレイ４が基板サセプタ６から上昇する。その後、図示しない搬送アームにより、基板２を保持したトレイ４がゲート３ａを通ってチャンバ３から搬出される。
【００６１】
本実施形態のドライエッチング装置１は、特に以下の点に特徴がある。
【００６２】
基板サセプタ６の保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上面である基板載置面２８に保持された基板２の上方に、それぞれ１個のガス導入口７ｊ，７ｋが位置している。このように個々の基板２毎にガス導入口７ｊ，７ｋが設けられている上、個々のガス導入口７ｊ，７ｋは対応する基板２の中央領域の上方に位置している。かかるガス導入口７ｊ，７ｋの配置により、個々の基板２毎にエッチングガスを供給できるので、個々の基板２の周縁近傍での堆積物の発生を抑制できる。仮に、基板２毎でなく６枚の基板２の上方から全面的にシャワー状にエッチングガスを導入したとすると、排気口３ｂからの排気の影響により、個々の基板２の排気口３ｂ側の周縁部に堆積物（例えばトレイ４を構成する材料がスパッタされたもの）がより多く発生する可能性がある。しかし、本実施形態のような個々の基板２毎にエッチングガスを供給することで、かかる堆積物の発生を効果的に抑制できる。また、個々のガス導入口７ｊ，７ｋを対応する基板２の中央領域に配置することで、個々の基板２毎のガス流の分布を均一化でき個々の基板２におけるエッチング量を均一化できる。このように、本実施形態のドライエッチング装置１では、処理対象である６枚の基板２に対してガス導入口７ｊ，７ｋの配置を最適化することで、ドライエッチング処理の生産性向上と品質安定化を図ることができる。
【００６３】
本実施形態では、個々の基板２毎にガス導入口７ｊ，７ｋを配置する構造は、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを設けた天板７の上面７ａに単なる凹状の構造である供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉを設け、これらの上部開口を天板７の上面７ａに配置した蓋部材８で閉じることで実現している。従って、蓋部材８よりも上側にはガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管等は存在しない。そのため、ガス導入口７ｊ，７ｋを天板７のいずれの位置に設けても、蓋部材８よりも上方に配置されるＩＣＰコイル１１及びＦＳ電極１３とガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管との干渉が生じない。ＦＳ電極１３に代えてヒータを内蔵した雲母等からなるプレートを設ける場合も同様にガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管との干渉が生じない。この点で、ガス導口７ｊ，７ｋの配置の自由度が非常に高く、基板サセプタ６の保持板２３に保持される基板２の配置に応じて複数のガス導入口７ｊ，７ｋを自由に配置できる。
【００６４】
図１７Ａから図１７Ｃは、本実施形態のようにトレイ４に対応して基板サセプタ６の保持板２３の直径が３４０ｍｍである場合の、基板２の種々の直径についての基板載置部２７（その上端面である基板載置面２８に基板２が載置される）の配置を示す。図１７Ａは基板２が３インチの場合であり、内側３個で外側９個の合計１２個の基板載置部２７がトレイ支持面２６から突出している。図１７Ｂは基板２が２インチの場合であり、中央に１個、その周囲に９個、さらにその周囲に１５個で合計２５個の基板載置部２７がトレイ支持面２６から突出している。図１７Ｃは基板２が６インチの場合であり、３個の基板載置部２７がトレイ支持面２７から突出している。本実施形態の構成によれば、基板サセプタ６における基板載置部２７（基板２）の配置が図１７Ａから図１７Ｃのような場合でも、ガス導口の配置の自由度が非常に高いので個々の基板毎にガス導入口を設けることが可能である。
【００６５】
ガス供給口７ｄから個々のガス導入口７ｊ，７ｋまでのエッチングガスの流路は、天板７の上面に形成された凹状の構造である供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉの壁部と、これらの上端開口を閉鎖する蓋部材８の下面８ｂとで画定された空間である。この空間は天板７と蓋部材８の間に介在するＯ−リング１６Ｃにより密閉されている。このようにガス供給口７ｄから個々のガス導入口７ｊ，７ｋまでのエッチングガスの流路は、天板７、蓋部材８、及び密閉用のＯ−リング１６Ｃだけで形成されており、この点で本実施形態のドライエッチング装置１は天板７の構成が簡素である。
【００６６】
エッチングガス供給源２１からのエッチングガスは、ガス供給口７ｄから供給ガス溜め部７ｅ及び共通導入溝部７ｇを介して天板７の中央領域の分配ガス溜め部７ｆに流入し、この分配ガス溜め部７ｆから分岐して６個のガス導入口７ｋからチャンバ３内に導入される。詳細には、１個のガス導入口７ｊについては分配ガス溜め部７ｆから直接的にエッチングガスが噴出されるが、残りの５個のガス導入口７ｋについてそれぞれ分配ガス溜め部７ｆから放射状に延びる分岐溝部７ｉとその先端の個別ガス溜め部７ｈを経てエッチングガスが噴出される。このように天板７の中央領域に設けられたある程度の体積を有する１個の分配ガス溜め部７ｆから流路を分岐させてエッチングガスを噴出させることで、複数のガス導入口７ｊ，７ｋからチャンバ３内に導入されるエッチングガスの流量を均一化できる。分配ガス溜め部７ｆは共通導入溝部７ｇのみを介してガス供給口７ｄと連通している。一方、個別ガス溜め部７ｈは共通導入溝部７ｇ、分配ガス溜め部７ｆ、及び分岐溝部７ｉを介してガス供給口７ｄと連通している。そのため、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊは、残りのガス導入口７ｋと比較してガス圧が高くなり導入するガスの流量が多くなる傾向がある。しかし、分配ガス溜め部７ｆがある程度の体積を有することで分配ガス溜め部７ｆ内でのガスの拡散が促進され、その結果、中央のガス導入口７ｊと外周のガス導入口７ｋとの間でガス圧が均一化され、エッチングガスの流量が均一化される。
【００６７】
また、分配ガス溜め７ｆに多孔質材６１Ａを配置することで、ガス導入口７ｊ，７ｋ間で導入されるエッチングガスの流量均一化を確保しつつ、放電の発生を防止できる。ガス導入口７ｊ，７ｋ間で導入されるエッチングガスの流量均一化するには、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊでのガス圧と個々の個々の分岐溝部７ｉの先端のガス導入口７ｋでのガス圧を均一化させるために、ガス供給口７ｄから供給されるエッチングガスの供給圧力を高めると共に、ガスの拡散性向上のために分配ガス溜め部７ｆの体積をある程度の大きさに設定する必要がある。このような条件下で、仮に分配ガス溜め部７ｆ内に何も充填されてない空間であるとすると、分配ガス溜め部７ｆを画定する天板７及び蓋部材８の壁面間の距離が広く、かつ高圧であるために、分配ガス溜め部７ｆ内で放電が発生しやすい。これに対し、分配ガス溜め部７ｆ内を多孔質材６１Ａで充満しておくことで、固体間の距離を狭くすることで放電の発生を防止できると共に、分配ガス溜め部７ｆ内にガス流を拡散させるための空間の体積を確保できる。
【００６８】
前述のように個別ガス溜め部７ｈ内にも多孔質材６１Ｅを配置している。そのため、分配ガス溜め部７ｆから分岐溝部７ｉを介して個別ガス溜め部７ｈに流入したエッチングガスは、例えば個別ガス溜め部７ｈの内側周壁面に沿って流れる等の偏りを生じることなく、ガス導入口７ｋへ安定して流れる。また、個別ガス溜め部７ｈ内を多孔質材６１Ｅで充満させておくことで、固体間の距離を狭くして放電を防止できる効果もある。
【００６９】
大気圧（チャンバ３内の圧力と圧力差）は主として天板７で支承されるが、蓋部材８にも大気圧が作用する。この大気圧による蓋部材８の撓みが増加すると、天板７と比べて厚みの薄い蓋部材８の破損回避を考慮する必要がある。本実施形態では、天板７と蓋部材８との間に単一の０−リング１６Ｃが介在しているが、このＯ−リング１６Ｃと天板７及び蓋部材８の中央領域の中間に追加のＯ−リング（緩衝材）を追加してもよい。特に、天板７及び蓋部材８の平面視での寸法が大きい場合、このような追加の緩衝材を設けること大気圧による蓋部材８の破損を確実に防止できる。
【００７０】
（第２実施形態）
図８から図１０は本発明の第２実施形態のドライエッチング装置１を示す。本実施形態では、天板７の上面７ａに設けた凹状の構造内にガス導管機構４１を収容し、エッチングガス供給源２１から供給されるエッチングガスはこのガス導管機構４１内に形成されたガス流路を流れる。第１実施形態と同様に、天板７の上面７ａには蓋部材８が配置され、凹状の構造内は天板７と蓋部材８の間に介在するＯ−リング１６Ｃにより密閉されている。
【００７１】
天板７の上面７ａには第１実施形態と同様に供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉが設けられている。また、ガス供給口７ｄ（図６参照）に代えて、供給ガス溜め部７ｅの底壁から天板７の下面７ｂまで貫通する貫通孔７ｍが設けられている。さらに、ガス導入口７ｊ，７ｋ（図６参照）に代えて、分配ガス溜め部７ｆと個別ガス溜め部７ｈの底壁から天板７の下面７ｂまで貫通する貫通孔７ｎ，７ｐが設けられている。
【００７２】
ガス導管機構４１はいずれも扁平な円柱状である１個の始端部４２、１個の接合部４３、及び複数個（本実施形態では５個）の終端部４４を備える。始端部４２は供給ガス溜め部７ｅ内に収容されている。また、接合部４３は分配ガス溜め部７ｆに収容されている。さらに、終端部４４はそれぞれ個別ガス溜め部７ｈに収容されている。始端部４２と接合部４３は共通導入溝部７ｇ内に収容された直管である共通導入管４５により接続されている。また、接合部４３と個々の終端部４４は分岐溝部７ｉ内に収容された直管である分岐管４６により接続されている。
【００７３】
始端部４２には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４２ａが形成されており、この挿通孔４２ａに挿通したねじ５１を供給ガス溜め部７ｅの底壁に形成したねじ孔７ｑに螺合することで、始端部４２を供給ガス溜め部７ｅ内に固定している。挿通孔４２ａの上端にはねじ５１の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５１の頭部が始端部４２の上面から突出していない。
【００７４】
始端部４２は下面から突出する入口管部４２ｂを備える。この入口管部４２ｂは貫通孔７ｍに挿入されてガス供給流路３ｅの上端が開口するチャンバ３の側壁上端まで延びている。この入口管部４２ｂの下端開口がガス供給口４２ｃとして機能する。始端部４２内にはＬ字状に屈曲した屈曲流路４２ｄが形成されている。この屈曲流路４２ｄは下向きの一端が入口管部４２ｂの上端に接続し、横向きの他端が共通導入管４５に接続している。始端部４２が収容されている供給ガス溜め部７ｅの底壁には貫通孔７ｍを取り囲むように収容溝７ｖが設けられており、この収容溝７ｖ内に収容されたＯ−リング１６Ｇにより天板７の上面７ａ側がチャンバ３内に対して密閉されている。
【００７５】
接合部４３には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４３ａが形成されており、この挿通孔４３ａに挿通したねじ５２を分配ガス溜め部７ｆの底壁に形成したねじ孔７ｒに螺合することで、接合部４３を分配ガス溜め部７ｆ内に固定している。挿通孔４３ａの上端にはねじ５２の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５２の頭部が接合部４３の上面から突出していない。
【００７６】
接合部４３内には扁平な円筒状のガス溜め室４３ｂが形成されている。このガス溜め室４３ｂ内には多孔質材６１Ｂが配置されている。また、接合部４３にはＬ字状に屈曲した屈曲流路４３ｃが形成されている。この屈曲流路４３ｃは下向きの一端がガス溜め室４３ｂの上部に接続し、他端が共通導入管４５に接続している。
【００７７】
接合部４３は下面から突出するノズル４３ｄを備える。このノズル４３ｄは貫通孔７ｎに挿入されて下端がチャンバ３内に露出している。ノズル４３ｄの先端の開口がガス導入口４３ｅとして機能する。図１０に示すように、本実施形態ではノズル４３ｄは３個のガス導入口４３ｅを備え、それらのうちの１個は鉛直方向下向きであり、残りの２個は鉛直方向に対して所定角度をなしている。ただし、ガス導入口４３ｅは少なくとも１個あればよい。接合部４３が収容されている分配ガス溜め部７ｆの底壁には貫通孔７ｐを取り囲むように収容溝７ｓが設けられており、この収容溝７ｓ内に収容されたＯ−リング１６Ｅにより天板７の上面７ａ側がチャンバ３内に対して密閉されている。
【００７８】
接合部４３にガス溜め室４３ｂから放射状に延びる水平方向の５個の直線流路４３ｆが形成されている。個々の直線流路４３ｆは一端がガス溜め室４３ｂに接続され、他端が接合部４３の外周面に開口している。個々の直線流路４３ｆの他端には分岐管４６の一端が接続されている。
【００７９】
終端部４４には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４４ａが形成されており、この挿通孔４４ａに挿通したねじ５３を個別ガス溜め部７ｈの底壁に形成したねじ孔７ｔに螺合することで、接合部４３を個別ガス溜め部７ｈ内に固定している。挿通孔４４ａの上端にはねじ５３の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５３の頭部が終端部４４の上面から突出していない。
【００８０】
終端部４４は下面から突出するノズル４４ｂを備える。このノズル４４ｂは貫通孔７ｐに挿入されてチャンバ３内に露出している。ノズル４４ｂ、特にノズル４４ｂの下端開口であるガス導入口４４ｃの寸法、配置等は接合部４３が備えるノズル４３ｄと同様である。終端部４４が収容されている個別ガス溜め部７ｈの底壁に貫通孔７ｐを取り囲むように設けられた収容溝７ｕにはＯ−リング１６Ｆが収容され、このＯ−リング１６Ｆは天板７の上面側をチャンバ３内に対して密閉している。終端部４４内にＬ字状に屈曲した屈曲流路４４ｄが形成されている。この屈曲流路４４ｄは下向きの一端がノズル４４ｂの上端に接続し、横向きの他端が分岐管４６の一端に接続されている。
【００８１】
エッチングガス供給源２１からガス供給流路３ｅを介して供給されるエッングガスはガス導管機構４１内に形成されたガス流路を通ってチャンバ３内に導入される。具体的には、エッングガス供給源２１からのエッチングガスは、入口管部４２ｂの下端であるガス供給口４２ｃから、始端部４２内の屈曲流路４２ｄ、共通導入管４５、及び接合部４３内の屈曲流路４３ｃを介して接合部４３内のガス溜め室４３ｂに流れる。エッチングガスはさらにガス溜め室４３ｂから接合部４３内の直線流路４３ｆと分岐管４６とを経て終端部４４の屈曲流路４４ｄへ流れる。接合部４３及び終端部４４のノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）からチャンバ３内の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆに載置された基板２に向けてエッチングガスが導入される
【００８２】
基板サセプタ６の保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上面である基板載置面２８に保持された基板２の中央領域の上方にそれぞれ１個のノズル４３ｄ，４４ｂが位置している。このように、個々の基板２毎にかつ、その中央領域からエッチングガスを供給することで、個々の基板２の周縁近傍での堆積物の発生を抑制し、かつ個々の基板２毎のガス流の分布の均一化により個々の基板２におけるエッチング量の均一化を図ることができる。
【００８３】
個々の基板２毎にノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）を配置する構造は、天板７の上面７ａに形成した凹状の構造内にガス導管機構４１を収容し、さらに天板７の上面７ａを蓋部材８で閉じることで実現している。従って、蓋部材８よりも上側にはノズル４３ｄ，４４ｂにエッチングガスを供給するための配管が存在せず、ＩＣＰコイル１１及びＦＳ電極１３との干渉は生じない。この点で、ノズル４３ｄ，４４ｂの配置の自由度が高く、基板サセプタ６の保持板２３に保持される基板２の配置に応じて複数のガス導入口４３ｅ，４４ｃを自由に配置できる。
【００８４】
ノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）にエッチングガスを供給する流路を設けるための構成は、天板７、蓋部材８、ガス導管機構４１、及びＯ−リング１６Ｃだけで構成されている点で、本実施形態のドライエッチング装置１は構成が簡素である。
【００８５】
１個のノズル４３ｄ（ガス導入口４３ｅ）についてはガス溜め室４３ｂから直接的にエッチングガスが噴出されるが、残りの５個のノズル４４ｂ（ガス導入口４４ｃ）についてはある程度の体積を有し、かつ多孔質材６１Ｂが配置されたガス溜め室４３ｂから放射状に延びる分岐管４６を経たエッチングガスが供給される。そのため、複数のノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）からチャンバ３内に導入されるエッチングガスの流量の均一化を実現しつつ、ガス溜め室４３ｂ内での放電の発生を防止できる。
【００８６】
本実施形態では、天板７自体にガス導入口を形成するのではなく、天板７とは別体のガス導管機構４１が有するノズル４３ｄ，４４ｂの下端開口がガス導入口４３ｅ，４４ｃとして機能する。ノズル４３ｄ，４４ｄの形状と寸法は天板７自体に設けるガス導入口と比較すると形状や寸法を高精度で設定できる。従って、本実施形態では、ガス導入口４３ｅ，４４ｃから導入されるエッチングガスの流量をより高精度で制御でき、ドライエッチング処理の品質を向上できる。
【００８７】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１１は、第２実施形態のドライエッチング装置１の変形例を示す。この変形例におけるガス導管機構４１では、始端部４２が入口管部４２ｂ（図９参照）を備えず、接合部４３と終端部４４もノズル４３ｄ，４４ｂ（同様に図９参照）を備えていない。始端部４２内の屈曲流路４２ｄの一端は始端部４２の下面に開口４２ｅを有し、この開口４２ｅが天板７自体に設けられたガス供給口７ｄに接続されている。この接続はＯ−リング１６Ｇにより密封されている。接合部４３には一端がガス溜め室４３ｂに接続されて他端に接合部４３の底面で開口する開口４３ｇを有する導入流路４３ｈが形成されている。この導入流路４３ｈの開口４３ｇは天板７自体に設けられたガス導入口７ｊの上端に接続されている。この接続はＯ−リング１６Ｅにより密閉されている。終端部４４内の屈曲流路４４ｄの一端は終端部４４の下面に開口する開口４４ｅを有している。この開口４４ｅは天板７に形成されたガス導入口７ｋの上端に接続され、この接続はＯ−リング１６Ｆにより密閉されている。この変形例のように入口管部４２ｂとノズル４３ｄ，４４ｂ（図９参照）をなくすことで構成が簡素化するので、ガス導管機構４１を簡易かつ低コストで製造できる。
【００８９】
図１２及び図１３は、第２実施形態のドライエッチング装置１の他の変形例を示す。この変形例におけるガス導管機構４１は、５個のノズル４３ｄ，４４ｂに共通する扁平な円環状の終端部５４を備える。詳細には、接合部４３に外周を間隔をあけて同心円状に取り囲むように終端部５４が設けられている。始端部４２と接合部４３を接続する共通導入管４５を配管するために、終端部５４の上面には径方向に延びる窪み５４ａが設けられている。天板７の上面７ａには接合部４３と終端部を収容するために平面視で円形の凹部７ｗが形成されている。この凹部７ｗと始端部４２を収容する供給ガス溜め部７ｅとが共通導入溝部７ｇにより接続されている。この変形例のようにガス導入管機構４１の構造の細部は必要に応じて種々変更できる。
【００９０】
（第３実施形態）
図１４及び図１５は本発明の第３実施形態に係るＩＣＰ型のドライエッチング装置１を示す。本実施形態のドライエッング装置１は比較的サイズの大きい１枚の基板２にドライエッチング処理を行う枚葉処理を実行可能である。本実施形態では、基板２はトレイ４（例えば図３参照）に収容されることなくチャンバ３に搬入出される。また、基板サセプタ６の保持部２３の上端面は実質的に平坦であり第１及び第２実施形態における基板載置部２７Ａ〜２７Ｆ（例えば図３参照）は備えていない。保持部２３の上端面は、円環状突出部２９、円柱状突起３０、及び供給孔２８ａ（いずれも図３参照）を備えており、基板載置面２８として機能する。
【００９１】
第１実施形態と同様に、天板７には凹部が形成され、この凹の上部開口が蓋部材８が閉鎖されることでガス流路が画定されている。具体的は、天板７には供給ガス溜め部７ｅ、供給ガス溜め部７ｅと共通導入溝部７ｇで接続された中央領域の共通ガス溜め凹部７ｆ、
及び共通ガス溜め凹部７ｆから外側領域に向けて等角度間隔で延びる分岐溝部７ｉが設けられている。供給ガス溜め部７ｅにはガス供給口７ｄが設けられている。
【００９２】
共通ガス溜め部７ｆには単一のガス導入口７ｊが設けられている。また、個々の分岐溝部７ｉの先端にはガス導入口７ｋが設けられている。さらに、共通ガス溜め部７ｆと個々の分岐溝部７ｉとの中間にはそれぞれ中間ガス溜め部７ｙが設けられている。これらの中間ガス溜め部７ｙにも、それぞれガス導入口７ｚが設けられている。つまり、図１５を参照すれば明らかなように、本実施形態では、中央領域の単一のガス導入口７ｊ、外周領域のガス導入口７ｋ、及び中間領域のガス導入口７ｚが設けられており、いわばガス導入口が３重に配置されている。
【００９３】
基板サセプタ６に保持された基板２の中央領域、外側領域、及び中間領域にそれぞれガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚが位置しているので、基板２のすべての領域においてエッチングガスのガス流の分布の均一化によりエッチング処理の均一化を図ることができる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、ガス流の分布が均一化されるようにガス導入口の配置をガス導入口を自由に配置できる。
【００９４】
分配ガス溜め部７ｆには多孔質材６１Ａが配置されている。また、中間ガス溜め部７ｙに多孔質材６１Ｃが配置されている。そのため、分配ガス溜め部７ｆ及び中間ガス溜め部７ｙにおけるエッチングガスの拡散により基板２の異なる領域に配置されたガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚ間で導入するエッチングガスの流量の均一化を確保しつつ、分配ガス溜め部７ｆ及び中間ガス溜め部７ｙにおける放電の発生を防止している。
【００９５】
本実施形態のようにガス導入口を平面視で３重に配置する場合でも、第２及び第３実施形態と同様に、ガス導管機構４１（例えば図９及び図１２を参照）を採用できる。また、ガス導入口を平面視で４重以上に配置してもよい。
【００９６】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
図１６は、第３実施形態の変形例を示す。この変形例では中間ガス溜め部７ｙを設ける代わりに、個々の分岐溝部７ｉの平面視での溝幅を分配ガス溜め部７ｆから分岐溝部７ｉの先端に向けて徐々に狭めている。また、個々の分岐溝７ｉ内のうち、分配ガス溜め部７ｆとの接続部分から中間領域のガス導入口７ｚを超えた位置は、多孔質材６１Ｄが充填されている。分岐溝部７ｉの溝幅をテーパ状とすることでガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚ間で導入するエッチングガスの流量の均一化を確保しつつ、多孔質材６１Ｄにより分岐溝部７ｉ内での放電の発生を防止している。
【００９８】
ドライエッチング装置を例に本発明を説明したが、本発明は化学気相成長（ＣＶＤ）装置を含む他のプラズマ処理装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１ ドライエッチング装置
２ 基板
３ チャンバ
３ａ ゲート
３ｂ 排気口
３ｃ，３ｄ 収容溝
３ｅ ガス供給流路
４ トレイ
４ａ 上面
４ｂ 下面
４ｃ 基板支持部
５ 真空排気装置
６ 基板サセプタ
７ 天板
７ａ 上面
７ｂ 下面
７ｃ 収容溝
７ｄ ガス供給口
７ｅ 供給ガス溜め部
７ｆ 分配ガス溜め部
７ｇ 共通導入溝部
７ｈ 個別ガス溜め部
７ｉ 分岐溝部
７ｊ，７ｋ，７ｚ ガス導入口
７ｍ，７ｎ，７ｐ 貫通孔
７ｑ，７ｒ，７ｔ ねじ孔
７ｓ，７ｕ，７ｖ 収容溝
７ｗ 凹部
７ｙ 中間ガス溜め部
８ 蓋部材
８ａ 上面
８ｂ 下面
９Ａ〜９Ｆ 基板収容孔
１１ ＩＣＰコイル
１２ 薄板
１３ ＦＳ電極
１４Ａ，１４Ｂ マッチング回路
１５Ａ，１５Ｂ 高周波電源
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ Ｏ−リング
１７ クランプ部材
２１ エッチングガス供給源
２３ 保持板
２４ 金属板
２５ スペーサ板
２６ トレイ支持面
２７Ａ〜２７Ｆ 基板載置部
２８ 基板載置面
２８ａ 供給孔
２９ 円環状突出部
３０ 円柱状突起
３２ 静電吸着用電極
３３ 直流電圧印加機構
３４ 伝熱ガス供給機構
３４ａ カットオフバルブ
３４ｂ 伝熱ガス供給源
３４ｃ 供給流路
３４ｄ 流量計
３４ｅ 圧力計
３４ｆ 流量制御バルブ
３４ｇ 排気口
３５ 高周波印加機構
３６ 冷却機構
３６ａ 冷媒流路
３６ｂ 冷媒循環装置
３７ コントローラ
３８ 昇降ピン
３９ 駆動機構
４１ ガス導管機構
４２ 始端部
４２ａ 挿通孔
４２ｂ 入口管部
４２ｃ ガス供給口
４２ｄ 屈曲流路
４２ｅ 開口
４３ 接合部
４３ａ 挿通孔
４３ｂ ガス溜め室
４３ｃ 屈曲流路
４３ｄ ノズル
４３ｅ ガス導入口
４３ｆ 直線流路
４３ｇ 開口
４３ｈ 導入流路
４４ 終端部
４４ａ 挿通孔
４４ｂ ノズル
４４ｃ ガス導入口
４４ｄ 屈曲流路
４４ｅ 開口
４５ 共通導入管
４６ 分岐管
５１，５２，５３ ねじ
５４ 終端部
５４ａ 窪み
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ，６１Ｅ 多孔質材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置におけるチャンバ内へのプロセスガスの導入のための構造としては、以下の２種類が知られている。まず、第１の構造では、ガス供給口、ガス導入口、及びガス溜め等を形成するために必要な溝、孔、窪み等の加工を施した石英等の誘電体からなる複数の板を、真空環境下での熱溶着等で貼り合わせ、チャンバの上部開口を閉鎖する天板とすることが知られている。また、誘電体からなる天板に設けた貫通孔に別体のノズルを取り付け、このノズルからプロセスガスをチャンバ内へ導入することが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
一方、複数の基板を同時にチャンバ内に配置してプラズマ処理を行う、バッチ処理方式のプラズマ処理装置が知られている。例えば、特許文献３に記載のプラズマ処理装置では、複数枚の基板を１枚のトレイに収容した状態でチャンバ内に搬入し、これらの基板をトレイごと基板保持部で保持してプラズマ処理を行う。
【０００４】
この種のバッチ処理方式のプラズマ処理装置で高生産性と品質安定化を実現するには、個々の基板毎にプロセスガスを供給し、かつ個々の基板毎のプロセスガスの流れを均一化することが重要である。プロセスガスを個々の基板毎ではなく全面的にシャワー状に導入すると、チャンバからの排気の影響で個々の基板の一方の周縁部に堆積物が発生する場合がある（例えば搬送用のトレイを構成するＳｉＣがスパッタされたものが個々の基板の一方の周縁部に堆積する）。また、個々の基板におけるガス流の分布が不均一となると、プラズマ処理の不均一化（例えばドライエッチングの場合のエッチング量の不均一化）が生じる。
【０００５】
基板のサイズが大型の枚葉処理方式のプラズマ処理装置の場合も、全領域でプロセスガスの流れを均一化させてプラズマ処理の均一を図る必要がある。
【０００６】
しかし、第１の構造（複数の誘電体板の貼り合わせ）で個々の基板毎にガス導入口を設ける場合、基板載置部に載置される基板の枚数（バッチ処理枚数）が増えるほど、あるいは枚葉処理の基板のサイズが大型化するほど、誘電体板が大型して真空環境下での熱融着での貼り合わせが困難となり、製造コストが増加する。
【０００７】
また、第２の構造（天板に別体のノズルを取り付ける）で個々の基板毎にガス導入口を設ける場合の天板には、バッチ処理の個々の基板の対応する位置、あるいは枚葉処理の基板のサイズに応じた位置にぞれぞれノズルを取り付ける必要がある。しかし、天板の上側には、ＩＣＰコイル、ヒータ板、ＦＳ電極等が配置されている。ＩＣＰコイルやＦＳ電極と干渉する位置にはノズルを取り付けることはできない。また、ヒータ板にはノズルとの干渉回避のための孔を設けることが可能であるが、この孔を設けると天板温調の均一性が低下する上、ノズルの配置に応じて内部配線を個別設計する必要がある。
【０００８】
以上のように、従来知られているプラズマ処理装置におけるチャンバ内へプロセスガスを導入のための構造では、バッチ処理方式の場合に個々の基板毎のプロセスガスの流れの均一性を確保しつつ個々の基板毎にプロセスガスを供給することや、枚葉処理の場合の大型の基板におけるプロセスガスの流れの均一化を、簡易かつ低コストで実現することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００２−５３４７９７号公報
【特許文献２】特許第３３７２２４４号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、プラズマ処理装置において、簡易かつ低コストの構成で、プロセスガスの導入位置を基板の配置（特にバッチ処理の場合）や基板のサイズ（特に枚葉処理の場合）に応じて高い自由度で設定可能とし、それによって高生産性と品質安定化を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられて少なくとも１個の基板を保持する基板保持部と、誘電体からなり、前記基板保持部と対向する前記チャンバの上部開口に配置され、プロセスガスを供給するガス源に接続されたガス供給口と、前記チャンバ内に前記プロセスガスを導入する複数のガス導入口と、前記ガス供給口と前記ガス導入口を接続するために上面に設けられた凹部とを備える天板と、誘電体からなり、前記凹部の上部開口を閉鎖するように前記天板の前記上面に配置される蓋部材と、前記蓋部材の上側に配置されて高周波電力が投入されるプラズマ発生のための電極とを備えるプラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
天板にガス導入口を配置する構造は、ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖することで実現している。そのため、ガス導入口を天板のいずれの位置に設けても、蓋部材よりも上方に配置されているプラズマ発生用の電極等との干渉は生じない。この点で、ガス導入口の配置の自由度が非常に高い。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は、バッチ処理方式でも枚葉処理方式でもよい。
【００１４】
バッチ処理方式の場合、前記基板保持部は複数の前記基板を保持し、前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された個々の前記基板の上方に位置する。具体的には、個々の前記ガス導入口は前記基板保持部に保持された前記基板の中央領域の上方に位置している。
【００１５】
基板保持部に保持された複数の基板の中央領域の上方に、それぞれガス導入口が位置しているので、個々の基板毎にプロセスガスを供給することで個々の基板の周縁近傍での堆積物の発生を抑制でき、かつ個々の基板におけるガス流の分布を均一化により基板毎のプラズマ処理の均一化を図ることがきる。これら堆積物抑制と処理の均一化により、プラズマ処理の生産性向上と品質安定化を実現できる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、基板保持部に保持される基板の配置に応じてガス導入口を自由に配置できる。
【００１６】
枚葉処理方式の場合、前記基板保持部は単一の前記基板を保持し、前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された前記基板の異なる領域の上方に位置する。
【００１７】
基板保持部に保持された基板の異なる領域にそれぞれガス導入口が位置しているので、ガス導入口の配置を最適化することで、基板のすべての領域においてガス流の分布の均一化によりプラズマ処理の均一化を図ることができる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、ガス流の分布が均一化されるようにガス導入口の配置をガス導入口を自由に配置できる。
【００１８】
ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖する構造は簡易かつ低コストで製造できる。
【００１９】
プロセスガスは凹部を通ってガス供給口からガス導入口に流れる。具体的には、前記天板と前記蓋部材との間に介在して前記凹部内を密閉する第１の弾性部材をさらに備え、前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは前記凹部の壁と前記蓋部材の下面とで画定される空間を通って前記ガス導入口へ流れる。
【００２０】
この構成により、プロセスガスが流れる空間は天板、蓋部材、及び第１の弾性部材で形成されるので、プラズマ処理装置の構成を簡素化できる。
【００２１】
より具体的には、前記凹部は、ガス溜め部と、前記ガス供給口と前記ガス溜め部を接続する共通導入溝部と、それぞれ前記ガス溜め部から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐溝部とを備える。
【００２２】
この構成により、個々のガス導入口から対応する基板に向けて導入されるプロセスガスの流量を均一化でき、基板保持部に保持された複数の基板間でプラズマ処理の品質を均一化できる。
【００２３】
ガス溜め部に多孔質材を配置することが好ましい。
【００２４】
この構成により、均一なプロセスガスの流量を確保しつつ、凹部内での放電の発生を防止できる。
【００２５】
凹部内にプロセスガスを流すためのガス導管機構を収容してもよい。具体的には、前記凹部内に収容されて内部にガス流路が形成されたガス導管機構をさらに備え、前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは、前記ガス導管機構内の前記ガス流路を通って前記ガス導入口に流れる。
【００２６】
より具体的には、前記ガス導管機構は、ガス溜め室と、前記ガス供給口と前記ガス溜め室とを接続する共通導入管と、前記ガス溜め室から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐管とを備える。
【００２７】
この構成により、個々のガス導入口から対応する基板に向けて導入されるプロセスガスの流量を均一化でき、基板保持部に保持された複数の基板間でプラズマ処理の品質を均一化できる。
【００２８】
ガス溜め室内に多孔質材を配置することが好ましい。
【００２９】
この構成により、均一なプロセスガスの流量を確保しつつ、ガス導管機構内での放電の発生を防止できる。
【００３０】
例えば、前記ガス導管機構は、前記ガス導入口を下端に有するノズルを個々の前記分岐管の末端側に備え、前記ノズルは前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通する貫通孔に挿入されている。
【００３１】
この構成により、ノズルの下端に設けたガス導入口の向き、形状、及び寸法を高精度で設定でき、これらによって各ガス導入口から導入されるプロセスガスのガス導入の向きと流量とをより高精度で制御できる。その結果、プラズマ処理の品質をさらに向上できる。
【００３２】
代案としては、前記ガス導入口は、前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通するように前記天板に形成され、前記ガス導管機構は、前記ガス導入口と対向する開口を下面に有する終端部を個々の前記分岐管の末端側に備え、前記ガス導入口と前記開口を囲むように第２の弾性部材が、前記凹部の底壁と前記終端部の前記下面との間に介在する。
【００３３】
この構成によれば、ガス導入口を容易に天板に設けることでき、ガス導管機構の構成を簡素化できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るプラズマ処理装置では、ガス供給口とガス導入口を有する天板の上面に凹部を設け、この凹部を蓋部材で閉鎖するという簡易かつ低コストの構成で基板保持部における基板の配置に応じてガス導入口の配置を高い自由度で設定可能であり、個々の基板におけるガス流の分布を最適化でき、それによって生産性が高く品質の安定したプラズマ処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な分解斜視図。
【図３】基板保持部とトレイを示す模式的な分解斜視図。
【図４】トレイの平面図。
【図５】本発明の第１実施形態における天板と蓋部材を示す模式的な分解斜視図。
【図６】図１の部分拡大図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の蓋部材を除去した状態での平面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図９】本発明の第２実施形態における天板、蓋部材、及びガス導管機構を示す模式的な分解斜視図。
【図１０】図８の部分拡大図。
【図１１】第２実施形態の変形例を示す図１０と同様の部分拡大図。
【図１２】第２実施形態の他の変形例における天板、蓋部材、及びガス導管機構を示す模式的な分解斜視図。
【図１３】第２実施形態の他の変形例の部分拡大断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の蓋部材を除去した状態での平面図。
【図１６】第３実施形態の変形例を示す図１５と同様の平面図。
【図１７Ａ】基板が３インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【図１７Ｂ】基板が２インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【図１７Ｃ】基板が６インチの場合の基板サセプタにおける基板載置部の配置を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の第１実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。このドライエッチング装置１は、６枚の４インチの基板２に対して同時にドライエッチング処理を行うバッチ処理を実行可能である。
【００３８】
ドライエッチング装置１は、基板２にプラズマ処理を行うための減圧可能な処理室が内部に構成されたチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３には、基板２をトレイ４と共にチャンバ３内に搬入出するための開閉可能なゲート３ａが設けられている。また、チャンバ３には、真空ポンプ等を備える真空排気装置５が接続された排気口３ｂが設けられている。
【００３９】
チャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板サセプタ（基板保持部）６が配設されている。図３及び図４を併せて参照すると、基板サセプタ６の最上部を構成する保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面である基板載置面２８に、それぞれ基板２が配置される。１個の基板載置部２７Ａの周囲に残りの５個の基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆが平面視において等角度間隔で配置されている。６枚の基板２を収容したトレイ４がゲート３ａからチャンバ３内に搬入され、６枚の基板２はトレイ４と共に基板サセプタ６で保持される。
【００４０】
図１及び図２を参照すると、基板サセプタ６と対向するチャンバ３の上端開口には石英等の誘電体からなる天板７が配置されている。本実施形態における天板７は円板状であり、例えば直径が５００〜６００ｍｍ程度、厚みが３０〜５０ｍｍ程度である。天板７の平坦な上面７ａには石英等の誘電体からなる蓋部材８が配置されている。本実施形態における蓋部材８は平面視での外形が天板７と概ね一致する円板状であり、厚みが５ｍｍ程度である。蓋部材８の上方にはＩＣＰコイル１１が配設されている。ＩＣＰコイル１１は錐体状に巻回された複数の帯状の導電体を備える。また、蓋部材８の上面８ａには誘電体からなる薄板１２を介してＦＳ電極１３が配置されている。つまり、蓋部材８とＩＣＰコイル１１の間にＦＳ電極１３が配置されている。ＩＣＰコイル１１とＦＳ電極１３には、それぞれマッチング回路１４Ａ，１４Ｂを介して、高周波電源１５Ａ，１５Ｂが電気的に接続されている。
【００４１】
天板７の下面７ｂとチャンバ３の上端との間は、チャンバ３の側壁上端に形成された収容溝３ｃに収容されたＯ−リング１６Ａにより密閉されている。また、天板７の上面７ａと蓋部材８の平坦な下面８ｂとの間には天板７の上面７ａの周縁付近に位置する収容溝７ｃに収容されたＯ−リング１６Ｃが介在している。このＯ−リング１６Ｃにより、天板７の上面に形成された後述する凹部（溝や窪み）が、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを除いて密封されている。天板７と蓋部材８は、図１及び図６に示すクランプ部材１７によりチャンバ３の側壁上端部に押し付けられた状態で保持される。
【００４２】
図５から図７を併せて参照すると、天板７の周縁付近にガス供給口７ｄが設けられている。本実施形態では、ガス供給口７ｄは天板７を厚み方向に貫通する直径４ｍｍ程度の貫通孔である。ガス供給口７ｄの下端側はチャンバ３に形成されたガス供給流路３ｅを介してＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備えるエッチングガス供給源２１に接続されている。ガス供給口７ｄの上端側は天板７の上面７ａの周縁付近に形成された上端開口の窪みである１個の供給ガス溜め部７ｅの底壁に開口している。チャンバ３の上端にはガス供給流路３ｅの開口を取り囲むように収容溝３ｄが形成され、この収容溝３ｄにＯ−リング１６Ｂが収容されている。Ｏ−リング１６Ｂはガス供給流路３ｅとガス供給口７ｄの接続箇所を密封している。
【００４３】
天板７の上面７ａの中央領域には、上端開口の窪みである１個の分配ガス溜め部７ｆが形成されている。供給ガス溜め部７ｅと分配ガス溜め部７ｆとは、天板７の上面に形成された上端開口の直線状の溝である共通導入溝部７ｇにより接続されている。また、天板７の上面７ａには、上端開口の窪みである５個の個別ガス溜め部７ｈが平面視で分配ガス溜め部７ｆを等角度間隔で取り囲むように形成されている。分配ガス溜め部７ｆと個々の個別ガス溜め部７ｈは、天板７の上面に形成された上端開口の直線状の溝である分岐溝部７ｉにより互いに接続されている。本実施形態では、５個の同一の長さの分岐溝部７ｉが分配ガス溜め部７ｆから放射状に延びている。また、個々の分岐溝７ｉは平面視での溝幅が一定である。
【００４４】
分配ガス溜め部７ｆにガス導入口７ｊが設けられ、個々の個別ガス溜め部７ｈにもガス導入口７ｋが設けられている。本実施形態におけるガス導入口７ｊ，７ｋは分配ガス溜め部７ｆや個別ガス溜め部７ｈの底壁から天板７の下面７ｂまで天板７を厚み方向に貫通する直径４ｍｍ程度の貫通孔であり、先端には直径が０．５mm〜０．８mm程度の縮径部が設けられている。個々の分岐溝部７ｉの先端に個別ガス溜め部７ｈを設けずに単にガス導入口７ｋのみを設けてもよい。
【００４５】
図２に最も明瞭に示すように、分配ガス溜め部７ｆは中央の基板載置部２７Ａの上方に配置され、個別ガス溜め部７ｈは基板載置部２７Ｂを取り囲む基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆの上方に配置されている。そして、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊは基板載置部２７Ａの基板載置面２８に載置された基板２の中央領域の上方に位置し、個別ガス溜め部７ｈのガス導入口７ｋは基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆの基板載置面２８に載置された基板２の中央領域の上方に位置している。
【００４６】
分配ガス溜め部７ｆには、多孔質材６１Ａが配置されている。多孔質材６１Ａは連通する多数の微小孔が形成されて十分な通気性を有する材料であればよく、例えば多孔質セラミックを採用できる。多孔質材６１Ａは分配ガス溜め部７ｆ内の空間に隙間なく密に充填されるように配置されている。個別ガス溜め部７ｈ内にも多孔質材６１Ｅが隙間なく密に充填されるように配置されている。
【００４７】
エッチングガス供給源２１からガス供給流路３ｅを介してガス供給口７ｄに供給されるエッチングガスは、天板７の上面７ａに形成された溝及び窪みの壁面と蓋部材８の下面とで画定された空間を通ってガス導入口７ｊ，７ｋへ流れる。エッチングガスは、まずガス供給口７ｄから供給ガス溜め部７ｅに入り共通導入溝部７ｇを通って分配ガス溜め部７ｆへ流れる。さらに、エッチングガスは分岐溝部７ｉを通って個々の個別ガス溜め部７ｈへも流れる。分配ガス溜め部７ｆ及び個別ガス溜め部７ｈからガス導入口７ｊ，７ｋを通ってチャンバ３内の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆに載置された基板２に向けてエッチングガスが導入される。
【００４８】
図１から図３を参照すると、基板サセプタ６は、セラミクス等の誘電体からなる保持板２３、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板２４、及びセラミクス等の誘電体からなるスペーサ板２５を備える。基板サセプタ６の最上部を構成する保持板２３は、金属板２４の上面に固定されている。
【００４９】
保持板２３は全体として薄い円板状であり平面視での外形が円形である。本実施形態では、保持板２３の直径はトレイ４に対応して３４０ｍｍ程度に設定されている。保持板２３の上端面であるトレイ支持面２６から、バッチ処理される基板２の枚数に対応する６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆが上向きに突出している。トレイ支持面２６の中央に１個の基板載置部２７Ａが配置され、この基板載置部２７Ａの周囲に残りの基板載置部２７Ｂ〜２７Ｆが等角度間隔で配置されている。基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面は、基板２の下面が載置される基板載置面２８を構成する。また、基板載置部２７Ａ〜２７Ｆには、基板載置面２８の外周縁から上向きに突出し、その上端面が基板２の下面を支持する円環状突出部２９が設けられている。さらに、基板載置面２８の円環状突出部２９で囲まれた部分には、基板載置面２８よりも十分径が小さい円柱状突起３０が、均一に分布するように複数個設けられている。円柱状突起３０と円環状突出部２９の基板載置面２８からの突出量は同一であり、円環状突出部２９のみでなく円柱状突起３０の上端面も基板２の下面を支持する。
【００５０】
図１を参照すると、保持板２３の個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８付近には静電吸着用電極３２が内蔵されている。これらの静電吸着用電極３２には直流電圧印加機構３３から静電吸着用の直流電圧が印加される。
【００５１】
図１及び図３を参照すると、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８には、伝熱ガス（本実施形態ではヘリウム）の供給孔２８ａが設けられている。これらの供給孔２８ａは伝熱ガス供給機構３４（図１に図示する）に接続されている。個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８とその上に載置された基板２の下面との間、詳細には基板２の下面と円環状突出部２９で囲まれた閉鎖された空間に、伝熱ガス供給機構３４によって伝熱ガス（本実施形態ではヘリウムガス）が供給される。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ３４ａは閉弁され、伝熱ガス供給源（本実施形態ではヘリウムガス源）３４ｂから供給流路３４ｃを経て供給孔２８ａへ伝熱ガスが送られる。流量計３４ｄと圧力計３４ｅで検出される供給流路３４ｃの流量及び圧力に基づき、後述するコントローラ３４ａが流量制御バルブ３４ｆを制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ３４ａが開弁され、基板２の下面と基板載置面２８の間の伝熱ガスは、供給孔２８、供給流路３４ｃ、及び排出流路３４ｇを経て排気口３ｂから排気される。
【００５２】
金属板２４には、バイアス電圧としての高周波を印加する高周波印加機構３５が電気的に接続されている。また、金属板２４を冷却する冷却機構３６が設けられている。冷却機構３６は、金属板２４内に形成された冷媒流路３６ａと、温調された冷媒を冷媒流路３６ａ中で循環させる冷媒循環装置３６ｂとを備える。
【００５３】
図３及び図４を参照すると、例えばSiC、アルミナ（Al2O3）、イットリア、AlNの等のセラミクス材の薄板であって本実施形態では直径が３４０ｍｍであるトレイ４には、上面４ａから下面４ｂまで厚み方向に貫通して６個の基板収容孔９Ａ〜９Ｆが設けられている。個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆに４インチの基板２が収容される。基板載置部２７Ａ〜９Ｆと同様に、１個の基板収容孔９Ａがトレイ４の中央領域に設けられ、その周囲に残りの５個の基板収容孔９Ｂ〜９Ｆが等角度間隔で配置されている。
【００５４】
トレイ４には個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆの孔壁から内向きに突出する環状の基板支持部４ｃが設けられている。個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｂにそれぞれ１枚の基板２が収容される。基板収容孔９Ａ〜９Ｆの孔径は基板２よりも僅かに大きく設定されており、基板収容孔９Ａ〜９Ｆに収容された基板２は、その下面の外周縁部分が基板支持部４ｃの上面に支持される。
【００５５】
図１にのみ模式的に示すコントローラ３７は、流量計３４ｄ及び圧力計３４ｅを含む種々のセンサや操作入力に基づいて、高周波電源１５Ａ，１５Ｂ、エッチングガス供給源２１、真空排気装置５、直流電圧印加機構３３、伝熱ガス供給機構３４、高周波電圧印加機構３５、及び冷却機構３６を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。
【００５６】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１の動作を説明する。
【００５７】
基板収容孔９Ａ〜９Ｆにそれぞれ基板２が収容されたトレイ４は、図示しない搬送アームによりゲート３ａからチャンバ３内に搬入され、上昇位置にある昇降ピン３８の先端に移載される（このとき昇降ピン３８の先端は基板サセプタ６よりも上方に位置する。）。次に、駆動機構３９により昇降ピン３８が降下することで、基板２とトレイ４が基板サセプタ６に載置される。具体的には、トレイ４の下面が保持板２３のトレイ支持面２６へ降下する。トレイ４がトレイ支持面２６に向けて降下する際、保持板２３の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆがトレイ４の対応する基板収容孔９Ａ〜９Ｆ内へトレイ４の下面側から進入する。トレイ４の下面が保持板２３のトレイ支持面２６に載置されると、個々の基板収容孔９Ａ〜９Ｆ内の基板２は基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上端面である基板載置面２８上に載置され、トレイ４の基板支持部４ｃの上面から持ち上げられる。
【００５８】
次に、静電吸着用電極３２に対して直流電圧印加機構３３から直流電圧が印加され、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの基板載置面２８に基板２が静電吸着される。続いて、個々の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆと基板２の下面との間の空間が、伝熱ガス供給機構３４から供給孔２８ａを通って供給される伝熱ガスにより充填される。その後、エッチングガス供給源２１からチャンバ３内にエッチングガスが供給され、真空排気装置５によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。続いて、高周波電源１５ＡからＩＣＰコイル１１に高周波電圧を印加すると共に、高周波印加機構３５により基板サセプタ６の金属板２４にバイアス電圧を印加し、チャンバ３内にプラズマを発生させる。ＩＣＰコイル１１により発生させた高周波磁界によりチャンバ３内に誘導電界を発生させて電子を加速してプラズマを発生さる。このプラズマにより基板２がエッチングされる。１枚のトレイ４で６枚の基板２を基板サセプタ６上に載置できるので、バッチ処理となる。
【００５９】
エッチング中は、冷媒循環装置３６ｂにより金属板２４の冷媒流路３６ａ中で冷媒を循環させることで保持板２３を冷却し、基板載置部２７Ａ〜２７Ｆとの伝熱ガスを介した熱伝導により個々の基板２を冷却する。また、エッチング中、高周波電源１５Ｂから高周波電圧が印加されるＦＳ電極１３は、プラズマと容量結合することで天板７の下面に自己バイアスを形成する。この自己バイアスにより引き込まれたイオンが天板７の下面７ｂに衝突し付着物を除去する。
【００６０】
エッチング終了後は、駆動機構３９により昇降ピン３８が上昇することで、基板２を基板収容孔９Ａ〜９Ｆに収容したトレイ４が基板サセプタ６から上昇する。その後、図示しない搬送アームにより、基板２を保持したトレイ４がゲート３ａを通ってチャンバ３から搬出される。
【００６１】
本実施形態のドライエッチング装置１は、特に以下の点に特徴がある。
【００６２】
基板サセプタ６の保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上面である基板載置面２８に保持された基板２の上方に、それぞれ１個のガス導入口７ｊ，７ｋが位置している。このように個々の基板２毎にガス導入口７ｊ，７ｋが設けられている上、個々のガス導入口７ｊ，７ｋは対応する基板２の中央領域の上方に位置している。かかるガス導入口７ｊ，７ｋの配置により、個々の基板２毎にエッチングガスを供給できるので、個々の基板２の周縁近傍での堆積物の発生を抑制できる。仮に、基板２毎でなく６枚の基板２の上方から全面的にシャワー状にエッチングガスを導入したとすると、排気口３ｂからの排気の影響により、個々の基板２の排気口３ｂ側の周縁部に堆積物（例えばトレイ４を構成する材料がスパッタされたもの）がより多く発生する可能性がある。しかし、本実施形態のような個々の基板２毎にエッチングガスを供給することで、かかる堆積物の発生を効果的に抑制できる。また、個々のガス導入口７ｊ，７ｋを対応する基板２の中央領域に配置することで、個々の基板２毎のガス流の分布を均一化でき個々の基板２におけるエッチング量を均一化できる。このように、本実施形態のドライエッチング装置１では、処理対象である６枚の基板２に対してガス導入口７ｊ，７ｋの配置を最適化することで、ドライエッチング処理の生産性向上と品質安定化を図ることができる。
【００６３】
本実施形態では、個々の基板２毎にガス導入口７ｊ，７ｋを配置する構造は、ガス供給口７ｄとガス導入口７ｊ，７ｋを設けた天板７の上面７ａに単なる凹状の構造である供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉを設け、これらの上部開口を天板７の上面７ａに配置した蓋部材８で閉じることで実現している。従って、蓋部材８よりも上側にはガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管等は存在しない。そのため、ガス導入口７ｊ，７ｋを天板７のいずれの位置に設けても、蓋部材８よりも上方に配置されるＩＣＰコイル１１及びＦＳ電極１３とガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管との干渉が生じない。ＦＳ電極１３に代えてヒータを内蔵した雲母等からなるプレートを設ける場合も同様にガス導入口７ｊ，７ｋにエッチングガスを供給するための配管との干渉が生じない。この点で、ガス導口７ｊ，７ｋの配置の自由度が非常に高く、基板サセプタ６の保持板２３に保持される基板２の配置に応じて複数のガス導入口７ｊ，７ｋを自由に配置できる。
【００６４】
図１７Ａから図１７Ｃは、本実施形態のようにトレイ４に対応して基板サセプタ６の保持板２３の直径が３４０ｍｍである場合の、基板２の種々の直径についての基板載置部２７（その上端面である基板載置面２８に基板２が載置される）の配置を示す。図１７Ａは基板２が３インチの場合であり、内側３個で外側９個の合計１２個の基板載置部２７がトレイ支持面２６から突出している。図１７Ｂは基板２が２インチの場合であり、中央に１個、その周囲に９個、さらにその周囲に１５個で合計２５個の基板載置部２７がトレイ支持面２６から突出している。図１７Ｃは基板２が６インチの場合であり、３個の基板載置部２７がトレイ支持面２７から突出している。本実施形態の構成によれば、基板サセプタ６における基板載置部２７（基板２）の配置が図１７Ａから図１７Ｃのような場合でも、ガス導口の配置の自由度が非常に高いので個々の基板毎にガス導入口を設けることが可能である。
【００６５】
ガス供給口７ｄから個々のガス導入口７ｊ，７ｋまでのエッチングガスの流路は、天板７の上面に形成された凹状の構造である供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉの壁部と、これらの上端開口を閉鎖する蓋部材８の下面８ｂとで画定された空間である。この空間は天板７と蓋部材８の間に介在するＯ−リング１６Ｃにより密閉されている。このようにガス供給口７ｄから個々のガス導入口７ｊ，７ｋまでのエッチングガスの流路は、天板７、蓋部材８、及び密閉用のＯ−リング１６Ｃだけで形成されており、この点で本実施形態のドライエッチング装置１は天板７の構成が簡素である。
【００６６】
エッチングガス供給源２１からのエッチングガスは、ガス供給口７ｄから供給ガス溜め部７ｅ及び共通導入溝部７ｇを介して天板７の中央領域の分配ガス溜め部７ｆに流入し、この分配ガス溜め部７ｆから分岐して６個のガス導入口７ｋからチャンバ３内に導入される。詳細には、１個のガス導入口７ｊについては分配ガス溜め部７ｆから直接的にエッチングガスが噴出されるが、残りの５個のガス導入口７ｋについてそれぞれ分配ガス溜め部７ｆから放射状に延びる分岐溝部７ｉとその先端の個別ガス溜め部７ｈを経てエッチングガスが噴出される。このように天板７の中央領域に設けられたある程度の体積を有する１個の分配ガス溜め部７ｆから流路を分岐させてエッチングガスを噴出させることで、複数のガス導入口７ｊ，７ｋからチャンバ３内に導入されるエッチングガスの流量を均一化できる。分配ガス溜め部７ｆは共通導入溝部７ｇのみを介してガス供給口７ｄと連通している。一方、個別ガス溜め部７ｈは共通導入溝部７ｇ、分配ガス溜め部７ｆ、及び分岐溝部７ｉを介してガス供給口７ｄと連通している。そのため、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊは、残りのガス導入口７ｋと比較してガス圧が高くなり導入するガスの流量が多くなる傾向がある。しかし、分配ガス溜め部７ｆがある程度の体積を有することで分配ガス溜め部７ｆ内でのガスの拡散が促進され、その結果、中央のガス導入口７ｊと外周のガス導入口７ｋとの間でガス圧が均一化され、エッチングガスの流量が均一化される。
【００６７】
また、分配ガス溜め７ｆに多孔質材６１Ａを配置することで、ガス導入口７ｊ，７ｋ間で導入されるエッチングガスの流量均一化を確保しつつ、放電の発生を防止できる。ガス導入口７ｊ，７ｋ間で導入されるエッチングガスの流量均一化するには、分配ガス溜め部７ｆのガス導入口７ｊでのガス圧と個々の個々の分岐溝部７ｉの先端のガス導入口７ｋでのガス圧を均一化させるために、ガス供給口７ｄから供給されるエッチングガスの供給圧力を高めると共に、ガスの拡散性向上のために分配ガス溜め部７ｆの体積をある程度の大きさに設定する必要がある。このような条件下で、仮に分配ガス溜め部７ｆ内に何も充填されてない空間であるとすると、分配ガス溜め部７ｆを画定する天板７及び蓋部材８の壁面間の距離が広く、かつ高圧であるために、分配ガス溜め部７ｆ内で放電が発生しやすい。これに対し、分配ガス溜め部７ｆ内を多孔質材６１Ａで充満しておくことで、固体間の距離を狭くすることで放電の発生を防止できると共に、分配ガス溜め部７ｆ内にガス流を拡散させるための空間の体積を確保できる。
【００６８】
前述のように個別ガス溜め部７ｈ内にも多孔質材６１Ｅを配置している。そのため、分配ガス溜め部７ｆから分岐溝部７ｉを介して個別ガス溜め部７ｈに流入したエッチングガスは、例えば個別ガス溜め部７ｈの内側周壁面に沿って流れる等の偏りを生じることなく、ガス導入口７ｋへ安定して流れる。また、個別ガス溜め部７ｈ内を多孔質材６１Ｅで充満させておくことで、固体間の距離を狭くして放電を防止できる効果もある。
【００６９】
大気圧（チャンバ３内の圧力と圧力差）は主として天板７で支承されるが、蓋部材８にも大気圧が作用する。この大気圧による蓋部材８の撓みが増加すると、天板７と比べて厚みの薄い蓋部材８の破損回避を考慮する必要がある。本実施形態では、天板７と蓋部材８との間に単一の０−リング１６Ｃが介在しているが、このＯ−リング１６Ｃと天板７及び蓋部材８の中央領域の中間に追加のＯ−リング（緩衝材）を追加してもよい。特に、天板７及び蓋部材８の平面視での寸法が大きい場合、このような追加の緩衝材を設けること大気圧による蓋部材８の破損を確実に防止できる。
【００７０】
（第２実施形態）
図８から図１０は本発明の第２実施形態のドライエッチング装置１を示す。本実施形態では、天板７の上面７ａに設けた凹状の構造内にガス導管機構４１を収容し、エッチングガス供給源２１から供給されるエッチングガスはこのガス導管機構４１内に形成されたガス流路を流れる。第１実施形態と同様に、天板７の上面７ａには蓋部材８が配置され、凹状の構造内は天板７と蓋部材８の間に介在するＯ−リング１６Ｃにより密閉されている。
【００７１】
天板７の上面７ａには第１実施形態と同様に供給ガス溜め部７ｅ、分配ガス溜め部７ｆ、個別ガス溜め部７ｈ、共通導入溝部７ｇ、及び分岐溝部７ｉが設けられている。また、ガス供給口７ｄ（図６参照）に代えて、供給ガス溜め部７ｅの底壁から天板７の下面７ｂまで貫通する貫通孔７ｍが設けられている。さらに、ガス導入口７ｊ，７ｋ（図６参照）に代えて、分配ガス溜め部７ｆと個別ガス溜め部７ｈの底壁から天板７の下面７ｂまで貫通する貫通孔７ｎ，７ｐが設けられている。
【００７２】
ガス導管機構４１はいずれも扁平な円柱状である１個の始端部４２、１個の接合部４３、及び複数個（本実施形態では５個）の終端部４４を備える。始端部４２は供給ガス溜め部７ｅ内に収容されている。また、接合部４３は分配ガス溜め部７ｆに収容されている。さらに、終端部４４はそれぞれ個別ガス溜め部７ｈに収容されている。始端部４２と接合部４３は共通導入溝部７ｇ内に収容された直管である共通導入管４５により接続されている。また、接合部４３と個々の終端部４４は分岐溝部７ｉ内に収容された直管である分岐管４６により接続されている。
【００７３】
始端部４２には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４２ａが形成されており、この挿通孔４２ａに挿通したねじ５１を供給ガス溜め部７ｅの底壁に形成したねじ孔７ｑに螺合することで、始端部４２を供給ガス溜め部７ｅ内に固定している。挿通孔４２ａの上端にはねじ５１の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５１の頭部が始端部４２の上面から突出していない。
【００７４】
始端部４２は下面から突出する入口管部４２ｂを備える。この入口管部４２ｂは貫通孔７ｍに挿入されてガス供給流路３ｅの上端が開口するチャンバ３の側壁上端まで延びている。この入口管部４２ｂの下端開口がガス供給口４２ｃとして機能する。始端部４２内にはＬ字状に屈曲した屈曲流路４２ｄが形成されている。この屈曲流路４２ｄは下向きの一端が入口管部４２ｂの上端に接続し、横向きの他端が共通導入管４５に接続している。始端部４２が収容されている供給ガス溜め部７ｅの底壁には貫通孔７ｍを取り囲むように収容溝７ｖが設けられており、この収容溝７ｖ内に収容されたＯ−リング１６Ｇにより天板７の上面７ａ側がチャンバ３内に対して密閉されている。
【００７５】
接合部４３には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４３ａが形成されており、この挿通孔４３ａに挿通したねじ５２を分配ガス溜め部７ｆの底壁に形成したねじ孔７ｒに螺合することで、接合部４３を分配ガス溜め部７ｆ内に固定している。挿通孔４３ａの上端にはねじ５２の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５２の頭部が接合部４３の上面から突出していない。
【００７６】
接合部４３内には扁平な円筒状のガス溜め室４３ｂが形成されている。このガス溜め室４３ｂ内には多孔質材６１Ｂが配置されている。また、接合部４３にはＬ字状に屈曲した屈曲流路４３ｃが形成されている。この屈曲流路４３ｃは下向きの一端がガス溜め室４３ｂの上部に接続し、他端が共通導入管４５に接続している。
【００７７】
接合部４３は下面から突出するノズル４３ｄを備える。このノズル４３ｄは貫通孔７ｎに挿入されて下端がチャンバ３内に露出している。ノズル４３ｄの先端の開口がガス導入口４３ｅとして機能する。図１０に示すように、本実施形態ではノズル４３ｄは３個のガス導入口４３ｅを備え、それらのうちの１個は鉛直方向下向きであり、残りの２個は鉛直方向に対して所定角度をなしている。ただし、ガス導入口４３ｅは少なくとも１個あればよい。接合部４３が収容されている分配ガス溜め部７ｆの底壁には貫通孔７ｐを取り囲むように収容溝７ｓが設けられており、この収容溝７ｓ内に収容されたＯ−リング１６Ｅにより天板７の上面７ａ側がチャンバ３内に対して密閉されている。
【００７８】
接合部４３にガス溜め室４３ｂから放射状に延びる水平方向の５個の直線流路４３ｆが形成されている。個々の直線流路４３ｆは一端がガス溜め室４３ｂに接続され、他端が接合部４３の外周面に開口している。個々の直線流路４３ｆの他端には分岐管４６の一端が接続されている。
【００７９】
終端部４４には厚み方向に貫通する複数（本実施形態では３個）の挿通孔４４ａが形成されており、この挿通孔４４ａに挿通したねじ５３を個別ガス溜め部７ｈの底壁に形成したねじ孔７ｔに螺合することで、接合部４３を個別ガス溜め部７ｈ内に固定している。挿通孔４４ａの上端にはねじ５３の頭部を収容する拡径部が設けられており、取り付けが完了した状態ではねじ５３の頭部が終端部４４の上面から突出していない。
【００８０】
終端部４４は下面から突出するノズル４４ｂを備える。このノズル４４ｂは貫通孔７ｐに挿入されてチャンバ３内に露出している。ノズル４４ｂ、特にノズル４４ｂの下端開口であるガス導入口４４ｃの寸法、配置等は接合部４３が備えるノズル４３ｄと同様である。終端部４４が収容されている個別ガス溜め部７ｈの底壁に貫通孔７ｐを取り囲むように設けられた収容溝７ｕにはＯ−リング１６Ｆが収容され、このＯ−リング１６Ｆは天板７の上面側をチャンバ３内に対して密閉している。終端部４４内にＬ字状に屈曲した屈曲流路４４ｄが形成されている。この屈曲流路４４ｄは下向きの一端がノズル４４ｂの上端に接続し、横向きの他端が分岐管４６の一端に接続されている。
【００８１】
エッチングガス供給源２１からガス供給流路３ｅを介して供給されるエッングガスはガス導管機構４１内に形成されたガス流路を通ってチャンバ３内に導入される。具体的には、エッングガス供給源２１からのエッチングガスは、入口管部４２ｂの下端であるガス供給口４２ｃから、始端部４２内の屈曲流路４２ｄ、共通導入管４５、及び接合部４３内の屈曲流路４３ｃを介して接合部４３内のガス溜め室４３ｂに流れる。エッチングガスはさらにガス溜め室４３ｂから接合部４３内の直線流路４３ｆと分岐管４６とを経て終端部４４の屈曲流路４４ｄへ流れる。接合部４３及び終端部４４のノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）からチャンバ３内の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆに載置された基板２に向けてエッチングガスが導入される
【００８２】
基板サセプタ６の保持板２３の６個の基板載置部２７Ａ〜２７Ｆの上面である基板載置面２８に保持された基板２の中央領域の上方にそれぞれ１個のノズル４３ｄ，４４ｂが位置している。このように、個々の基板２毎にかつ、その中央領域からエッチングガスを供給することで、個々の基板２の周縁近傍での堆積物の発生を抑制し、かつ個々の基板２毎のガス流の分布の均一化により個々の基板２におけるエッチング量の均一化を図ることができる。
【００８３】
個々の基板２毎にノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）を配置する構造は、天板７の上面７ａに形成した凹状の構造内にガス導管機構４１を収容し、さらに天板７の上面７ａを蓋部材８で閉じることで実現している。従って、蓋部材８よりも上側にはノズル４３ｄ，４４ｂにエッチングガスを供給するための配管が存在せず、ＩＣＰコイル１１及びＦＳ電極１３との干渉は生じない。この点で、ノズル４３ｄ，４４ｂの配置の自由度が高く、基板サセプタ６の保持板２３に保持される基板２の配置に応じて複数のガス導入口４３ｅ，４４ｃを自由に配置できる。
【００８４】
ノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）にエッチングガスを供給する流路を設けるための構成は、天板７、蓋部材８、ガス導管機構４１、及びＯ−リング１６Ｃだけで構成されている点で、本実施形態のドライエッチング装置１は構成が簡素である。
【００８５】
１個のノズル４３ｄ（ガス導入口４３ｅ）についてはガス溜め室４３ｂから直接的にエッチングガスが噴出されるが、残りの５個のノズル４４ｂ（ガス導入口４４ｃ）についてはある程度の体積を有し、かつ多孔質材６１Ｂが配置されたガス溜め室４３ｂから放射状に延びる分岐管４６を経たエッチングガスが供給される。そのため、複数のノズル４３ｄ，４４ｂ（ガス導入口４３ｅ，４４ｃ）からチャンバ３内に導入されるエッチングガスの流量の均一化を実現しつつ、ガス溜め室４３ｂ内での放電の発生を防止できる。
【００８６】
本実施形態では、天板７自体にガス導入口を形成するのではなく、天板７とは別体のガス導管機構４１が有するノズル４３ｄ，４４ｂの下端開口がガス導入口４３ｅ，４４ｃとして機能する。ノズル４３ｄ，４４ｄの形状と寸法は天板７自体に設けるガス導入口と比較すると形状や寸法を高精度で設定できる。従って、本実施形態では、ガス導入口４３ｅ，４４ｃから導入されるエッチングガスの流量をより高精度で制御でき、ドライエッチング処理の品質を向上できる。
【００８７】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１１は、第２実施形態のドライエッチング装置１の変形例を示す。この変形例におけるガス導管機構４１では、始端部４２が入口管部４２ｂ（図９参照）を備えず、接合部４３と終端部４４もノズル４３ｄ，４４ｂ（同様に図９参照）を備えていない。始端部４２内の屈曲流路４２ｄの一端は始端部４２の下面に開口４２ｅを有し、この開口４２ｅが天板７自体に設けられたガス供給口７ｄに接続されている。この接続はＯ−リング１６Ｇにより密封されている。接合部４３には一端がガス溜め室４３ｂに接続されて他端に接合部４３の底面で開口する開口４３ｇを有する導入流路４３ｈが形成されている。この導入流路４３ｈの開口４３ｇは天板７自体に設けられたガス導入口７ｊの上端に接続されている。この接続はＯ−リング１６Ｅにより密閉されている。終端部４４内の屈曲流路４４ｄの一端は終端部４４の下面に開口する開口４４ｅを有している。この開口４４ｅは天板７に形成されたガス導入口７ｋの上端に接続され、この接続はＯ−リング１６Ｆにより密閉されている。この変形例のように入口管部４２ｂとノズル４３ｄ，４４ｂ（図９参照）をなくすことで構成が簡素化するので、ガス導管機構４１を簡易かつ低コストで製造できる。
【００８９】
図１２及び図１３は、第２実施形態のドライエッチング装置１の他の変形例を示す。この変形例におけるガス導管機構４１は、５個のノズル４３ｄ，４４ｂに共通する扁平な円環状の終端部５４を備える。詳細には、接合部４３に外周を間隔をあけて同心円状に取り囲むように終端部５４が設けられている。始端部４２と接合部４３を接続する共通導入管４５を配管するために、終端部５４の上面には径方向に延びる窪み５４ａが設けられている。天板７の上面７ａには接合部４３と終端部を収容するために平面視で円形の凹部７ｗが形成されている。この凹部７ｗと始端部４２を収容する供給ガス溜め部７ｅとが共通導入溝部７ｇにより接続されている。この変形例のようにガス導入管機構４１の構造の細部は必要に応じて種々変更できる。
【００９０】
（第３実施形態）
図１４及び図１５は本発明の第３実施形態に係るＩＣＰ型のドライエッチング装置１を示す。本実施形態のドライエッング装置１は比較的サイズの大きい１枚の基板２にドライエッチング処理を行う枚葉処理を実行可能である。本実施形態では、基板２はトレイ４（例えば図３参照）に収容されることなくチャンバ３に搬入出される。また、基板サセプタ６の保持部２３の上端面は実質的に平坦であり第１及び第２実施形態における基板載置部２７Ａ〜２７Ｆ（例えば図３参照）は備えていない。保持部２３の上端面は、円環状突出部２９、円柱状突起３０、及び供給孔２８ａ（いずれも図３参照）を備えており、基板載置面２８として機能する。
【００９１】
第１実施形態と同様に、天板７には凹部が形成され、この凹の上部開口が蓋部材８が閉鎖されることでガス流路が画定されている。具体的は、天板７には供給ガス溜め部７ｅ、供給ガス溜め部７ｅと共通導入溝部７ｇで接続された中央領域の共通ガス溜め凹部７ｆ、
及び共通ガス溜め凹部７ｆから外側領域に向けて等角度間隔で延びる分岐溝部７ｉが設けられている。供給ガス溜め部７ｅにはガス供給口７ｄが設けられている。
【００９２】
共通ガス溜め部７ｆには単一のガス導入口７ｊが設けられている。また、個々の分岐溝部７ｉの先端にはガス導入口７ｋが設けられている。さらに、共通ガス溜め部７ｆと個々の分岐溝部７ｉとの中間にはそれぞれ中間ガス溜め部７ｙが設けられている。これらの中間ガス溜め部７ｙにも、それぞれガス導入口７ｚが設けられている。つまり、図１５を参照すれば明らかなように、本実施形態では、中央領域の単一のガス導入口７ｊ、外周領域のガス導入口７ｋ、及び中間領域のガス導入口７ｚが設けられており、いわばガス導入口が３重に配置されている。
【００９３】
基板サセプタ６に保持された基板２の中央領域、外側領域、及び中間領域にそれぞれガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚが位置しているので、基板２のすべての領域においてエッチングガスのガス流の分布の均一化によりエッチング処理の均一化を図ることができる。また、前述のようにガス導入口の配置の自由度が非常に高いので、ガス流の分布が均一化されるようにガス導入口の配置をガス導入口を自由に配置できる。
【００９４】
分配ガス溜め部７ｆには多孔質材６１Ａが配置されている。また、中間ガス溜め部７ｙに多孔質材６１Ｃが配置されている。そのため、分配ガス溜め部７ｆ及び中間ガス溜め部７ｙにおけるエッチングガスの拡散により基板２の異なる領域に配置されたガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚ間で導入するエッチングガスの流量の均一化を確保しつつ、分配ガス溜め部７ｆ及び中間ガス溜め部７ｙにおける放電の発生を防止している。
【００９５】
本実施形態のようにガス導入口を平面視で３重に配置する場合でも、第２及び第３実施形態と同様に、ガス導管機構４１（例えば図９及び図１２を参照）を採用できる。また、ガス導入口を平面視で４重以上に配置してもよい。
【００９６】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
図１６は、第３実施形態の変形例を示す。この変形例では中間ガス溜め部７ｙを設ける代わりに、個々の分岐溝部７ｉの平面視での溝幅を分配ガス溜め部７ｆから分岐溝部７ｉの先端に向けて徐々に狭めている。また、個々の分岐溝７ｉ内のうち、分配ガス溜め部７ｆとの接続部分から中間領域のガス導入口７ｚを超えた位置は、多孔質材６１Ｄが充填されている。分岐溝部７ｉの溝幅をテーパ状とすることでガス導入口７ｊ，７ｋ，７ｚ間で導入するエッチングガスの流量の均一化を確保しつつ、多孔質材６１Ｄにより分岐溝部７ｉ内での放電の発生を防止している。
【００９８】
ドライエッチング装置を例に本発明を説明したが、本発明は化学気相成長（ＣＶＤ）装置を含む他のプラズマ処理装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１ ドライエッチング装置
２ 基板
３ チャンバ
３ａ ゲート
３ｂ 排気口
３ｃ，３ｄ 収容溝
３ｅ ガス供給流路
４ トレイ
４ａ 上面
４ｂ 下面
４ｃ 基板支持部
５ 真空排気装置
６ 基板サセプタ
７ 天板
７ａ 上面
７ｂ 下面
７ｃ 収容溝
７ｄ ガス供給口
７ｅ 供給ガス溜め部
７ｆ 分配ガス溜め部
７ｇ 共通導入溝部
７ｈ 個別ガス溜め部
７ｉ 分岐溝部
７ｊ，７ｋ，７ｚ ガス導入口
７ｍ，７ｎ，７ｐ 貫通孔
７ｑ，７ｒ，７ｔ ねじ孔
７ｓ，７ｕ，７ｖ 収容溝
７ｗ 凹部
７ｙ 中間ガス溜め部
８ 蓋部材
８ａ 上面
８ｂ 下面
９Ａ〜９Ｆ 基板収容孔
１１ ＩＣＰコイル
１２ 薄板
１３ ＦＳ電極
１４Ａ，１４Ｂ マッチング回路
１５Ａ，１５Ｂ 高周波電源
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ Ｏ−リング
１７ クランプ部材
２１ エッチングガス供給源
２３ 保持板
２４ 金属板
２５ スペーサ板
２６ トレイ支持面
２７Ａ〜２７Ｆ 基板載置部
２８ 基板載置面
２８ａ 供給孔
２９ 円環状突出部
３０ 円柱状突起
３２ 静電吸着用電極
３３ 直流電圧印加機構
３４ 伝熱ガス供給機構
３４ａ カットオフバルブ
３４ｂ 伝熱ガス供給源
３４ｃ 供給流路
３４ｄ 流量計
３４ｅ 圧力計
３４ｆ 流量制御バルブ
３４ｇ 排気口
３５ 高周波印加機構
３６ 冷却機構
３６ａ 冷媒流路
３６ｂ 冷媒循環装置
３７ コントローラ
３８ 昇降ピン
３９ 駆動機構
４１ ガス導管機構
４２ 始端部
４２ａ 挿通孔
４２ｂ 入口管部
４２ｃ ガス供給口
４２ｄ 屈曲流路
４２ｅ 開口
４３ 接合部
４３ａ 挿通孔
４３ｂ ガス溜め室
４３ｃ 屈曲流路
４３ｄ ノズル
４３ｅ ガス導入口
４３ｆ 直線流路
４３ｇ 開口
４３ｈ 導入流路
４４ 終端部
４４ａ 挿通孔
４４ｂ ノズル
４４ｃ ガス導入口
４４ｄ 屈曲流路
４４ｅ 開口
４５ 共通導入管
４６ 分岐管
５１，５２，５３ ねじ
５４ 終端部
５４ａ 窪み
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ，６１Ｅ 多孔質材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられて少なくとも１個の基板を保持する基板保持部と、
誘電体からなり、前記基板保持部と対向する前記チャンバの上部開口に配置され、プロセスガスを供給するガス源に接続されたガス供給口と、前記チャンバ内に前記プロセスガスを導入する複数のガス導入口と、前記ガス供給口と前記ガス導入口を接続するために上面に設けられた凹部とを備える天板と、
誘電体からなり、前記凹部の上部開口を閉鎖するように前記天板の前記上面に配置される蓋部材と、
前記蓋部材の上側に配置されて高周波電力が投入されるプラズマ発生のための電極と
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記基板保持部は複数の前記基板を保持し、
前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された個々の前記基板の上方に位置する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
個々の前記ガス導入口は前記基板保持部に保持された前記基板の中央領域の上方に位置している、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基板保持部は単一の前記基板を保持し、
前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された前記基板の異なる領域の上方に位置する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記天板と前記蓋部材との間に介在して前記凹部内を密閉する第１の弾性部材をさらに備え、
前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは前記凹部の壁と前記蓋部材の下面とで画定される空間を通って前記ガス導入口へ流れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記凹部は、
ガス溜め部と、
前記ガス供給口と前記ガス溜め部を接続する共通導入溝部と、
それぞれ前記ガス溜め部から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐溝部と
を備える、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記ガス溜め部内に多孔質材が配置されている、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記凹部内に収容されて内部にガス流路が形成されたガス導管機構をさらに備え、
前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは、前記ガス導管機構内の前記ガス流路を通って前記ガス導入口に流れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ガス導管機構は、
ガス溜め室と、
前記ガス供給口と前記ガス溜め室とを接続する共通導入管と、
前記ガス溜め室から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐管と
を備える、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス溜め室内に多孔質材が配置されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記ガス導管機構は、前記ガス導入口を下端に有するノズルを個々の前記分岐管の末端側に備え、
前記ノズルは前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通する貫通孔に挿入されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ガス導入口は、前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通するように前記天板に形成され、
前記ガス導管機構は、前記ガス導入口と対向する開口を下面に有する終端部を個々の前記分岐管の末端側に備え、
前記ガス導入口と前記開口を囲むように第２の弾性部材が、前記凹部の底壁と前記終端部の前記下面との間に介在する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられて少なくとも１個の基板を保持する基板保持部と、
誘電体からなり、前記基板保持部と対向する前記チャンバの上部開口に配置され、プロセスガスを供給するガス源に接続されたガス供給口と、前記チャンバ内に前記プロセスガスを導入する複数のガス導入口と、前記ガス供給口と前記ガス導入口を接続するために上面に設けられた凹部とを備える天板と、
誘電体からなり、前記凹部の上部開口を閉鎖するように前記天板の前記上面に配置される蓋部材と、
前記蓋部材の上側に配置されて高周波電力が投入されるプラズマ発生のための電極と
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記基板保持部は複数の前記基板を保持し、
前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された個々の前記基板の上方に位置する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
個々の前記ガス導入口は前記基板保持部に保持された前記基板の中央領域の上方に位置している、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記基板保持部は単一の前記基板を保持し、
前記複数のガス導入口はそれぞれ前記基板保持部に保持された前記基板の異なる領域の上方に位置する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記天板と前記蓋部材との間に介在して前記凹部内を密閉する第１の弾性部材をさらに備え、
前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは前記凹部の壁と前記蓋部材の下面とで画定される空間を通って前記ガス導入口へ流れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記凹部は、
ガス溜め部と、
前記ガス供給口と前記ガス溜め部を接続する共通導入溝部と、
それぞれ前記ガス溜め部から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐溝部と
を備える、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記ガス溜め部内に多孔質材が配置されている、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記凹部内に収容されて内部にガス流路が形成されたガス導管機構をさらに備え、
前記ガス供給口から供給された前記プロセスガスは、前記ガス導管機構内の前記ガス流路を通って前記ガス導入口に流れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ガス導管機構は、
ガス溜め室と、
前記ガス供給口と前記ガス溜め室とを接続する共通導入管と、
前記ガス溜め室から放射状に延びて前記ガス導入口に接続する複数の分岐管と
を備える、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス溜め室内に多孔質材が配置されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記ガス導管機構は、前記ガス導入口を下端に有するノズルを個々の前記分岐管の末端側に備え、
前記ノズルは前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通する貫通孔に挿入されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ガス導入口は、前記凹部の底壁から前記天板の下面まで貫通するように前記天板に形成され、
前記ガス導管機構は、前記ガス導入口と対向する開口を下面に有する終端部を個々の前記分岐管の末端側に備え、
前記ガス導入口と前記開口を囲むように第２の弾性部材が、前記凹部の底壁と前記終端部の前記下面との間に介在する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【公開番号】特開２０１１−１４６４６４（Ｐ２０１１−１４６４６４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８３７（Ｐ２０１０−４８３７）
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１３日（２０１０．１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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