JP6162980B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
半導体装置の製造工程において、処理対象物（例えばウエハ）に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。プラズマ処理装置では、処理容器内で処理ガスのプラズマを生成して、処理対象物に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置に、複数枚の処理対象物を搬送し、搬送された処理対象物を順番にプラズマ処理するバッチ処理が行われる。
しかしながら、処理対象物の被処理面内におけるプラズマ処理の均一性が低いことがあった。また、処理対象物間におけるプラズマ処理の均一性が低いことがあった。そこで、本発明は、処理対象物の被処理面内におけるプラズマ処理の均一性を向上させたり、処理対象物間におけるプラズマ処理の均一性を向上させたりすることができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。
本発明の一態様によれば、
処理対象物を処理する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記処理容器の周方向に開設され、前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
処理対象物を処理する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記処理容器の周方向に開設され、前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理対象物を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
処理対象物を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に、前記処理容器の周方向に開設された導入孔から、温度調整ガスを流すプラズマ処理方法が提供される。
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に、前記処理容器の周方向に開設された導入孔から、温度調整ガスを流すプラズマ処理方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に温度調整ガスを流すとともに、前記処理容器の温度が所定の温度となるように前記温度調整ガスの流量を制御するプラズマ処理方法が提供される。
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に温度調整ガスを流すとともに、前記処理容器の温度が所定の温度となるように前記温度調整ガスの流量を制御するプラズマ処理方法が提供される。
本発明に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、プラズマ処理の処理対象物の被処理面内における均一性を向上させたり、プラズマ処理の処理対象物間における均一性を向上させたりすることができる。
＜発明者等が得た知見＞
まず、発明者等が得た知見について説明する。半導体装置の製造工程において、処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が用いられる場合がある。プラズマ処理装置では、処理容器内で処理ガスのプラズマを生成して、処理対象物に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置に、複数枚の処理対象物を搬送し、搬送された処理対象物を順番にプラズマ処理するバッチ処理が行われる。
まず、発明者等が得た知見について説明する。半導体装置の製造工程において、処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が用いられる場合がある。プラズマ処理装置では、処理容器内で処理ガスのプラズマを生成して、処理対象物に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置に、複数枚の処理対象物を搬送し、搬送された処理対象物を順番にプラズマ処理するバッチ処理が行われる。
ここでいう「プラズマ処理」とは、処理対象物上に形成されたレジスト膜をアッシング（灰化）したり、処理対象物上に形成された金属膜や半導体膜等をエッチングしたり、処理対象物上に形成された金属膜や半導体膜等を、酸化、窒化又は灰化をしたりすることをいう。
発明者等は、プラズマ処理装置において、処理対象物に対するプラズマ処理の速度やプラズマ処理の度合いは、処理容器の温度に依存することを見出した。ここでいう「プラズマ処理の速度」とは、例えばアッシング、エッチング、酸化又は窒化等の速度のことである。また、「プラズマ処理の度合い」とは、例えば酸化又は窒化等の度合い（濃度、深さ等）のことである。
処理容器の温度や、処理容器を囲むように設けられたコイルの温度が周方向に対して不均一である場合、処理対象物自体の温度分布が面内方向に対して不均一となることがある。またはプラズマ生成領域のプラズマ密度が処理対象物の面内方向に対して不均一となることがある。処理容器の温度が低い場所付近におけるプラズマ処理の速度は、処理容器の温度が高い場所付近におけるプラズマ処理の速度よりも低い。または処理容器の温度が低い場所付近におけるプラズマ処理の度合いは、処理容器の温度が高い場所付近におけるプラズマ処理の度合いよりも低い。このため、処理対象物の被処理面内におけるプラズマ処理の均一性が悪化する可能性がある。
また、プラズマ処理を行うことにより処理容器の温度が経時的に上昇しうる。例えば、一つの処理対象物に対してプラズマ処理を行う場合、処理終了時の処理容器の温度は、処理開始時の処理容器の温度よりも高くなる。また、複数枚の処理対象物に対して連続してプラズマ処理を行う場合、複数枚の処理対象物に対して処理を行ったときの処理容器の温度は、一枚目の処理対象物に対して処理を行ったときの処理容器の温度よりも高くなる。このような場合、経時的に処理対象物自体の温度が変化しうる。または経時的にプラズマ生成領域のプラズマ密度が変化しうる。このため、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが変化する。したがって、処理対象物間におけるプラズマ処理の均一性が悪化する可能性がある。
そこで、本発明者等は、上記課題を解決する手段について鋭意研究を行った結果、以下のような知見を得た。
処理容器とプラズマ生成部との間に、処理容器の外壁に沿って、温度調整ガスの流路を設ける。流路には、導入孔及び排出孔を設ける。導入孔は、処理容器の周方向に均等な間隔で開設される。温度調整ガスは、導入孔から処理容器の周方向に対して均等に導入される。処理容器は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却される。処理容器の温度は、周方向に均一になる。これにより、処理対象物の面内におけるプラズマ処理の均一性が向上する。
また、排出孔には、排出管が接続される。排出管には、調整弁が設けられる。温度調整ガスの流量は、調整弁の開度を調整して制御される。処理容器の温度は、所定の温度に維持される。これにより、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度又はプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。したがって、処理対象物間におけるプラズマ処理の均一性が向上する。
以上のように、処理対象物の面内におけるプラズマ処理の均一性を向上させたり、処理対象物間におけるプラズマ処理の均一性を向上させたりすることができる。以下の実施形態は、上記知見に基づくものである。
（１）プラズマ処理装置の構造
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面概略図である。プラズマ処理装置１０は、処理対象物としてのウエハ２０を処理する処理容器１２０と、処理容器１２０内に処理ガスを供給するガス供給系と、処理容器１２０内を排気する排気系と、処理容器１２０の外側に設けられ、処理容器１２０内に供給された処理ガスを励起するプ
ラズマ生成部と、処理容器１２０とプラズマ生成部との間に設けられ、処理容器１２０の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路１４０と、処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設され、流路１４０に温度調整ガスを導入する導入孔１５２ａと、流路１４０を流れた温度調整ガスを排出する排出孔１８５と、を有する。以下、詳細を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面概略図である。プラズマ処理装置１０は、処理対象物としてのウエハ２０を処理する処理容器１２０と、処理容器１２０内に処理ガスを供給するガス供給系と、処理容器１２０内を排気する排気系と、処理容器１２０の外側に設けられ、処理容器１２０内に供給された処理ガスを励起するプ
ラズマ生成部と、処理容器１２０とプラズマ生成部との間に設けられ、処理容器１２０の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路１４０と、処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設され、流路１４０に温度調整ガスを導入する導入孔１５２ａと、流路１４０を流れた温度調整ガスを排出する排出孔１８５と、を有する。以下、詳細を説明する。
本実施形態では、「プラズマ処理」とは、例えば処理対象物の処理面上に形成されたレジスト膜をアッシングすることである。具体的には、「プラズマ処理」とは、例えば、ウエハ上に塗布されたレジスト膜をアッシングする場合や、バンプ電極が形成された半導体素子に対してデスカム処理する場合などである。なお、デスカム処理とは、レジスト膜をパターニングした際に生じるレジスト残渣（いわゆるスカム）を除去する処理のことである。したがって、本実施形態において、「処理対象物」は、ダイシングされる前（前工程）のウエハ２０（いわゆるｗｈｏｌｅ ｗａｆｅｒ）や、ダイシングされた後（後工程）の半導体デバイスや、半導体パッケージ等、を含む。本実施形態では、処理対象物が前工程のウエハ２０であるとして説明する。
プラズマ処理装置１０は、反応管１３１及びウエハ収容部１９０を有する処理容器１２０を有している。プラズマ処理装置１０は、少なくともバッチ処理１回分である一枚又は複数枚のウエハ２０を収容するロードロック室（不図示）と、処理容器１２０内にウエハ２０を順番に搬送する搬送部を備える搬送室（不図示）と、を有していてもよい。本実施形態では、プラズマ処理装置１０は、枚様式である。処理容器１２０内では、ウエハ２０が一枚ずつ搬送され、順番にプラズマ処理される。
（反応管）
反応管１３１は、例えば円筒状である。反応管１３１は、例えば高純度の石英ガラスまたはセラミックス等により形成されている。反応管１３１の上端及び下端は、開口している。反応管１３１は、架台としてのベースプレート１４８の上に設けられている。反応管１３１の中心軸は、ベースプレート１４８の法線方向に設けられている。
反応管１３１は、例えば円筒状である。反応管１３１は、例えば高純度の石英ガラスまたはセラミックス等により形成されている。反応管１３１の上端及び下端は、開口している。反応管１３１は、架台としてのベースプレート１４８の上に設けられている。反応管１３１の中心軸は、ベースプレート１４８の法線方向に設けられている。
反応管１３１の上端開口には、円板状のトッププレート１５４が設けられている。トッププレート１５４は、反応管１３１の上端開口を封止している。トッププレート１５４は、Ｏリング（不図示）を介して、反応管１３１に接している。反応管１３１の内部には、プラズマ生成領域１３０が形成される。
トッププレート１５４の中央には、ガス導入口１３３が設けられている。処理ガスやパージガスは、ガス導入口１３３から処理容器１２０内に供給される。
ガス導入口１３３には、ガス供給系が接続されている。ガス供給系は、処理容器１２０内に処理ガスまたはパージガスを供給するように構成されている。ガス供給系は、処理容器１２０内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、処理容器１２０内にパージガスを供給するパージガス供給系と、を有する。なお、パージガス供給系は、処理容器１２０内への処理ガスの供給を促すキャリアガス供給系としても機能する。
ガス導入口１３３には、処理ガスを流す配管５２ｃの下流端が接続されている。配管５２ｃには、バルブ５２ａが設けられている。配管５２ｃのバルブ５２ａよりも上流側には、マスフローコントローラ５２ｂが設けられている。マスフローコントローラ５２ｂは、処理ガスの流量を調整するよう構成されている。配管５２ｃのマスフローコントローラ５２ｂよりも上流側には、処理ガスボンベ（不図示）が接続されている。主に、配管５２ｃ、バルブ５２ａ及びマスフローコントローラ５２ｂにより処理ガス供給系が構成される。なお、処理ガスボンベを処理ガス供給系に含めて考えてもよい。
処理ガスの種類は、プラズマ処理の内容に応じて、適宜選択される。処理ガスとして、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、水素（Ｈ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、四フッ化メタン（ＣＦ４）ガス及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）ガスの少なくともいずれか一つ、もしくはそれらを組み合わせたガスが用いられる。
配管５２ｃのバルブ５２ａよりも下流側には、パージガスを流す配管５１ｃの下流端が接続されている。配管５１ｃには、バルブ５１ａが設けられている。配管５１ｃのバルブ５１ａよりも上流側には、マスフローコントローラ５１ｂが設けられている。マスフローコントローラ５１ｂは、パージガスの流量を調整する。配管５１ｃのマスフローコントローラ５１ｂよりも上流側には、パージガスボンベ（不図示）が接続されている。主に、配管５１ｃ、バルブ５１ａ及びマスフローコントローラ５１ｂによりパージガス供給系が構成される。なお、パージガスボンベをパージガス供給系に含めて考えてもよい。パージガスとして、例えばＮ２ガスまたは希ガス等の不活性ガスが用いられる。
処理容器１２０内の上方には、ガス導入口１３３から供給されたガスを整流させる拡散板１６０が設けられている。拡散板１６０は、例えば石英等により形成されている。拡散板１６０の平面形状は、反応管１３１の内径に沿った形状であり、略円形である。拡散板１６０は、処理容器１２０の内壁と所定の間隔で離間して設けられ、水平に保持されている。拡散板１６０は孔の無い板で形成される。これにより、ガス導入口１３３から供給されたガスは、拡散板１６０に衝突し、そして処理容器１２０の内壁に沿って、処理容器１２０内の上方から下方に向かって流れる。
（プラズマ生成部）
処理容器１２０の外側には、共振コイル１３２が設けられている。共振コイル１３２は、処理容器１２０内に供給された処理ガスのプラズマを生成する。共振コイル１３２は、例えば、反応管１３１の外周に沿って巻回されている。共振コイル１３２には、ＲＦセンサ１６８を介して、高周波電源１４４が接続されている。高周波電源１４４は、共振コイル１３２に高周波電力を印加する。これにより、処理ガスは、プラズマ生成領域１３０において、プラズマ状態となる。共振コイル１３２には、ＲＦセンサ１６８を介して、周波数整合器１４６が接続されている。ＲＦセンサ１６８は、高周波電力の進行波、反射波等をモニタするよう構成されている。ＲＦセンサ１６８によってモニタされた高周波電力値は、周波数整合器１４６にフィードバックされる。周波数整合器１４６は、高周波電力の反射波が最小となるように、発振周波数を制御するよう構成されている。
処理容器１２０の外側には、共振コイル１３２が設けられている。共振コイル１３２は、処理容器１２０内に供給された処理ガスのプラズマを生成する。共振コイル１３２は、例えば、反応管１３１の外周に沿って巻回されている。共振コイル１３２には、ＲＦセンサ１６８を介して、高周波電源１４４が接続されている。高周波電源１４４は、共振コイル１３２に高周波電力を印加する。これにより、処理ガスは、プラズマ生成領域１３０において、プラズマ状態となる。共振コイル１３２には、ＲＦセンサ１６８を介して、周波数整合器１４６が接続されている。ＲＦセンサ１６８は、高周波電力の進行波、反射波等をモニタするよう構成されている。ＲＦセンサ１６８によってモニタされた高周波電力値は、周波数整合器１４６にフィードバックされる。周波数整合器１４６は、高周波電力の反射波が最小となるように、発振周波数を制御するよう構成されている。
主に、共振コイル１３２によりプラズマ生成部が構成される。なお、ＲＦセンサ１６８、高周波電源１４４及び周波数整合器１４６をプラズマ生成部に含めて考えてもよい。このように、プラズマ処理装置１０は、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｐｌａｓｍａ）によって処理対象物をプラズマ処理する装置である。
ここで、共振コイル１３２は、一定波長モードで共振するように、巻径、巻回ピッチ、巻数等が設定されている。共振コイル１３２は、所定の波長の定在波を形成するように構成されている。すなわち、共振コイル１３２の長さは、高周波電源１４４から供給される高周波電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍、２倍、…）又は半波長もしくは１／４波長に相当する長さに設定されている。１波長の長さは、例えば１３．５６ＭＨｚの場合には約２２ｍ、２７．１２ＭＨｚの場合には約１１ｍ、５４．２４ＭＨｚの場合には約５．５ｍである。共振コイル１３２の巻数は、例えば１０である。共振コイル１３２の巻径は、例えば３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下であり、好ましくは、３６０ｍｍ以上３７０ｍｍ以下である。
共振コイル１３２は、絶縁性の材料にて平板状に形成され且つベースプレート１４８の上端面に鉛直に立設された複数の支持部材（不図示）によって支持されている。また、共振コイル１３２の両端は、電気的に接地されている。共振コイル１３２の少なくとも一端は、可動タップ１６２を介して接地されている。これにより、プラズマ処理装置１０の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に、共振コイル１３２の長さを微調整することができる。共振コイル１３２の他端は、固定グランド１６４を介して接地されている。また、共振コイル１３２の接地された両端の間には、可動タップ１６６によって給電部が構成されている。これにより、更にプラズマ処理装置１０の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に、共振コイル１３２のインピーダンスを微調整することができるように構成されている。すなわち、共振コイル１３２は、電気的に接地されたグランド部を両端に備え、各グランド部の間に高周波電源１４４から電力供給される給電部を備えている。少なくとも一方のグランド部は、位置調整可能な可変式グランド部とされる。そして、給電部は、位置調整可能な可変式給電部とされる。共振コイル１３２が可変式グランド部及び可変式給電部を備えていることにより、プラズマ生成部の共振周波数及び負荷インピーダンスの調整が容易に行える。
（遮蔽部）
プラズマ生成部としての共振コイル１３２の外側を囲むように、遮蔽部１５２が設けられている。遮蔽部１５２は導電性を有する。遮蔽部１５２は、共振コイル１３２の外側に、電磁波が漏れることを遮蔽する。共振に必要な容量成分は、共振コイル１３２と遮蔽部１５２との間に形成される。遮蔽部１５２は、例えばアルミニウム合金、銅または銅合金などの導電性材料により形成されている。遮蔽部１５２は、円筒状であり、金属板を円筒状に曲げ加工して形成される。
プラズマ生成部としての共振コイル１３２の外側を囲むように、遮蔽部１５２が設けられている。遮蔽部１５２は導電性を有する。遮蔽部１５２は、共振コイル１３２の外側に、電磁波が漏れることを遮蔽する。共振に必要な容量成分は、共振コイル１３２と遮蔽部１５２との間に形成される。遮蔽部１５２は、例えばアルミニウム合金、銅または銅合金などの導電性材料により形成されている。遮蔽部１５２は、円筒状であり、金属板を円筒状に曲げ加工して形成される。
ここで、共振コイル１３２と遮蔽部１５２との間のキャパシタンス容量をＣｓ、共振コイル１３２と反応管１３１との間のキャパシタンス容量をＣｐとしたとき、Ｃｓ＞＞Ｃｐである。遮蔽部１５２は、上記を満たすように構成されている。遮蔽部１５２の直径は、反応管１３１の内径及び共振コイル１３２の巻径に基づいて設定される。
遮蔽部１５２の高さは、共振コイル１３２が配置された範囲の高さよりも高くなるよう構成される。
遮蔽部１５２の下端は、後述するベースプレート１４８に接していることが好ましい。仮に遮蔽部１５２の下端がベースプレート１４８から離間している場合、遮蔽部１５２とベースプレート１４８との間隔は、後述する温度調整ガスの導入孔１５２ａの直径よりも小さいことが好ましい。
本実施形態では、遮蔽部１５２は、温度調整ガスの流路１４０の一部を構成する。この点については、詳細を後述する。
（ウエハ収容部）
反応管１３１の下方（排気系側）には、ウエハ収容部１９０が設けられている。ウエハ収容部１９０は、ウエハ２０を収容する。反応管１３１の下端開口は、ウエハ収容部１９０に気密に接続されている。ウエハ収容部１９０内には、ウエハ２０を処理する処理室１４５が形成されている。処理室１４５は、上述のプラズマ生成領域１３０と連通している。ウエハ収容部１９０の下端開口は、碗状の底板１６９によって封止されている。ウエハ収容部１９０、反応管１３１及び底板１６９のそれぞれの中心軸は、鉛直に配置されている。
反応管１３１の下方（排気系側）には、ウエハ収容部１９０が設けられている。ウエハ収容部１９０は、ウエハ２０を収容する。反応管１３１の下端開口は、ウエハ収容部１９０に気密に接続されている。ウエハ収容部１９０内には、ウエハ２０を処理する処理室１４５が形成されている。処理室１４５は、上述のプラズマ生成領域１３０と連通している。ウエハ収容部１９０の下端開口は、碗状の底板１６９によって封止されている。ウエハ収容部１９０、反応管１３１及び底板１６９のそれぞれの中心軸は、鉛直に配置されている。
処理室１４５内には、サセプタ１５９が設けられている。サセプタ１５９は、サセプタ
テーブル１１１を有する。サセプタテーブル１１１は、ウエハ２０を支持する。サセプタテーブル１１１の下方には、複数の支柱１６１が設けられている。複数の支柱１６１は、サセプタテーブル１１１を下方から支持する。サセプタ１５９の内部には、ヒータ１６３が設けられている。ヒータ１６３は、サセプタ１５９上に支持されたウエハ２０を加熱する。
テーブル１１１を有する。サセプタテーブル１１１は、ウエハ２０を支持する。サセプタテーブル１１１の下方には、複数の支柱１６１が設けられている。複数の支柱１６１は、サセプタテーブル１１１を下方から支持する。サセプタ１５９の内部には、ヒータ１６３が設けられている。ヒータ１６３は、サセプタ１５９上に支持されたウエハ２０を加熱する。
サセプタテーブル１１１の下方には、昇降基板１７１が設けられている。昇降基板１７１を連通するように、ガイドシャフト１６７が設けられている。ガイドシャフト１６７は、昇降基板１７１の昇降をガイドする。複数のリフタピン１１３は、昇降基板１７１上に鉛直方向に設けられている。リフタピン１１３は、サセプタテーブル１１１の外周部を鉛直方向に貫通している。リフタピン１１３の上端には、基板保持部１１４が設けられている。基板保持部１１４は、サセプタテーブル１１１の中心方向に延出しており、ウエハ２０の外周を保持する。昇降基板１７１は、昇降シャフト１７３の上端に連結されている。昇降シャフト１７３は、底板１６９を貫通しており、昇降駆動部（不図示）に連結されている。昇降駆動部が昇降シャフト１７３を昇降させる。これにより、昇降基板１７１及びリフタピン１１３を介して、基板保持部１１４が昇降する。そして、ウエハ２０を基板保持部１１４からサセプタテーブル１１１上に移動させたり、ウエハ２０をサセプタテーブル１１１の上から基板保持部１１４に移動させたりすることができる。
サセプタテーブル１１１の下方には、バッフルリング１５８が設けられている。バッフルリング１５８は、例えば円筒状である。サセプタテーブル１１１の下方の空間と、処理室１４５と、は連通している。底板１６９の上には、ガイドシャフト１６７を介して、排気板１６５が水平に支持されている。排気板１６５には、排気連通孔１７５が設けられている。排気板１６５の上方に形成された空間と、排気板１６５の下方に形成された空間と、は、排気連通孔１７５を介して連通している。
底板１６９の中央には、排気管１８０が接続されている。排気管１８０には、上流側から順に、圧力センサ（不図示）、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ１８１、排気装置１７９が設けられている。排気装置１７９は、処理容器１２０内を排気するよう構成されている。排気装置１７９が処理容器１２０内を排気している際に、ＡＰＣバルブ１８１の開度が圧力センサからの圧力情報に基づいて調整される。これにより、処理容器１２０内の圧力が所定の圧力に調整される。主に、排気管１８０及びＡＰＣバルブ１８１により、排気系が構成される。なお、排気装置１７９を排気系に含めて考えてもよい。
なお、反応管１３１とウエハ収容部１９０とが明確に区別できなくてもよい。すなわち、これらは一体成形されていてもよい。この場合、プラズマ生成領域１３０と、処理室１４５と、は、少なくとも一部または全部が重複していてもよい。
（制御部）
制御部としてのコントローラ１７０は、上述のマスフローコントローラ５１ｂ、５２ｂ、バルブ５１ａ、５２ａ、高周波電源１４４、周波数整合器１４６、ＲＦセンサ１６８、ヒータ１６３、昇降駆動部、圧力センサ、ＡＰＣバルブ１８１、及び排気装置１７９等に接続されている。コントローラ１７０は、これらの動作を制御するよう構成されている。コントローラ１７０には、表示部としてのディスプレイ１７２が接続されている。ディスプレイ１７２は、例えばＲＦセンサ１６８による反射波のモニタ結果等のデータを表示する。
制御部としてのコントローラ１７０は、上述のマスフローコントローラ５１ｂ、５２ｂ、バルブ５１ａ、５２ａ、高周波電源１４４、周波数整合器１４６、ＲＦセンサ１６８、ヒータ１６３、昇降駆動部、圧力センサ、ＡＰＣバルブ１８１、及び排気装置１７９等に接続されている。コントローラ１７０は、これらの動作を制御するよう構成されている。コントローラ１７０には、表示部としてのディスプレイ１７２が接続されている。ディスプレイ１７２は、例えばＲＦセンサ１６８による反射波のモニタ結果等のデータを表示する。
（２）温度調整ガスの流路
以下に、温度調整ガスの流路１４０についての詳細構成を、図１及び図２を用いて説明
する。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線の矢印方向にみた断面図であり、（ｂ）は、遮蔽部の展開図である。図１及び図２において、実線の矢印は、温度調整ガスの流れを示している。
以下に、温度調整ガスの流路１４０についての詳細構成を、図１及び図２を用いて説明
する。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ’線の矢印方向にみた断面図であり、（ｂ）は、遮蔽部の展開図である。図１及び図２において、実線の矢印は、温度調整ガスの流れを示している。
本実施形態では、処理容器１２０の温度を安定化するために、処理容器１２０の外壁に沿って温度調整ガスが流れる。流路１４０は、処理容器１２０とプラズマ生成部としての共振コイル１３２との間に設けられ、処理容器１２０の外壁に沿って温度調整ガスを流す。いわゆる自然対流ではなく、強制対流により、処理容器１２０の温度を安定化する。
温度調整ガスは、例えば大気である。温度調整ガスは、Ｎ２または希ガスなどの不活性ガスであってもよい。
（導入孔）
図１のように、遮蔽部１５２には、導入孔（Ａｉｒ Ｉｎｔａｋｅ Ｈｏｌｅ）１５２ａが設けられている。導入孔１５２ａは、流路１４０内に温度調整ガスを導入するよう構成されている。導入孔１５２ａは、遮蔽部１５２の下端側に設けられている。導入孔１５２ａは、共振コイル１３２の鉛直下に位置している。導入孔１５２ａは、可動タップ１６６の下、つまり共振コイル１３２の下端部の更に下に設けられている。温度調整ガスは、共振コイル１３２よりも鉛直下側から導入される。言い換えれば、温度調整ガスは、プラズマ生成領域１３０よりも鉛直下側から導入される。
図１のように、遮蔽部１５２には、導入孔（Ａｉｒ Ｉｎｔａｋｅ Ｈｏｌｅ）１５２ａが設けられている。導入孔１５２ａは、流路１４０内に温度調整ガスを導入するよう構成されている。導入孔１５２ａは、遮蔽部１５２の下端側に設けられている。導入孔１５２ａは、共振コイル１３２の鉛直下に位置している。導入孔１５２ａは、可動タップ１６６の下、つまり共振コイル１３２の下端部の更に下に設けられている。温度調整ガスは、共振コイル１３２よりも鉛直下側から導入される。言い換えれば、温度調整ガスは、プラズマ生成領域１３０よりも鉛直下側から導入される。
導入孔１５２ａの数、形状、又は配置等は、必要とされる温度調整ガスの流量により設定される。また、これらは、後述する排出装置１８８の排出能力によっても設定される。
図２（ａ）のように、導入孔１５２ａは、複数設けられている。複数の導入孔１５２ａは、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設されている。「処理容器１２０の周方向」とは、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、処理容器１２０の周方向の意味である。複数の導入孔１５２ａのそれぞれは、反応管１３１の中心方向に温度調整ガスを導入する。温度調整ガスは、複数の導入孔１５２ａから入って、均等な流量及び均等な流速で、処理容器１２０の外壁に衝突する。これにより、処理容器１２０は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却され易い。
上述のように、遮蔽部１５２は、プラズマ生成部としての共振コイル１３２の外側を囲むように設けられている。複数の導入孔１５２ａは、遮蔽部１５２に設けられている。流路１４０の一部は、少なくとも処理容器１２０と遮蔽部１５２との間に設けられている。
図２（ｂ）のように、導入孔１５２ａの断面形状は、例えば円形である。導入孔１５２ａの直径、数および配置等は、必要とされる排出装置１８８の排出量に応じて設計される。例えば、温度調整ガスの流量が３ｍ３／ｍｉｎ程度必要である場合、温度調整ガスの流速は１〜３ｍ／ｓｅｃ程度と見積もられる。この場合、例えば、導入孔１５２ａの直径は、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。導入孔１５２ａの数は、例えば１０個以上１００個以下であり、好ましくは１５個以上５０個以下である。複数の導入孔１５２ａの間隔Ｗａは、例えば１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。遮蔽部１５２の下端から導入孔１５２ａの中心までの高さＨａは、例えば遮蔽部１５２の高さＨｓの１／１０倍程度であり、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。なお、遮蔽部１５２はベースプレート１４８に接しているため、遮蔽部１５２の下端から導入孔１５２ａの中心までの高さＨａは、例えばベースプレート１４８から導入孔１５２ａの中心までの高さに等しい。
遮蔽部１５２には、可動タップ１６２用の開口１６２ａと、可動タップ１６６用の開口１６６ａと、が設けられている。可動タップ１６６用の開口１６６ａからは、固定グラン
ド１６４も引き出される。開口１６２ａは、可動タップ１６２の可動範囲に設けられている。開口１６６ａは、可動タップ１６６の可動範囲に設けられている。
ド１６４も引き出される。開口１６２ａは、可動タップ１６２の可動範囲に設けられている。開口１６６ａは、可動タップ１６６の可動範囲に設けられている。
（ガス案内部）
処理容器１２０と共振コイル１３２との間には、ガス案内部（Ａｉｒ Ｆｌｏｗ Ｇｕｉｄｅ）１５３が設けられている。ガス案内部１５３は、処理容器１２０の外側を囲んでいる。ガス案内部１５３は、導入孔１５２ａから処理容器１２０と共振コイル１３２との間に温度調整ガスを案内するよう構成されている。流路１４０の一部は、処理容器１２０とガス案内部１５３の間に形成される。温度調整ガスは、効率的に処理容器１２０と共振コイル１３２との間に流れる。ガス案内部１５３は、ベースプレート１４８、反応管１３１、又は遮蔽部１５２に固定されている。
処理容器１２０と共振コイル１３２との間には、ガス案内部（Ａｉｒ Ｆｌｏｗ Ｇｕｉｄｅ）１５３が設けられている。ガス案内部１５３は、処理容器１２０の外側を囲んでいる。ガス案内部１５３は、導入孔１５２ａから処理容器１２０と共振コイル１３２との間に温度調整ガスを案内するよう構成されている。流路１４０の一部は、処理容器１２０とガス案内部１５３の間に形成される。温度調整ガスは、効率的に処理容器１２０と共振コイル１３２との間に流れる。ガス案内部１５３は、ベースプレート１４８、反応管１３１、又は遮蔽部１５２に固定されている。
例えば、ガス案内部１５３は、以下のような形状を有する。処理容器１２０を囲むように、中間部１５３ｂが設けられている。中間部１５３ｂは例えば円筒状である。中間部１５３ｂの導入孔１５２ａ側には、フランジ部１５３ａが設けられている。フランジ部１５３ａは、中間部１５３ｂの下端に接している。フランジ部１５３ａは、温度調整ガスがガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間に漏れることを抑制するように設けられている。フランジ部１５３ａは、導入孔１５２ａと共振コイル１３２の下端との間に設けられている。フランジ部１５３ａは、可動タップ１６６用の開口１６６ａよりも下に設けられている。フランジ部１５３ａは、中間部１５３ｂから径方向に外側に拡張されている。フランジ部１５３ａのうち遮蔽部１５２側の端部は、遮蔽部１５２の内側の形状に沿って略円弧状に設けられている。温度調整ガスは、ガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間ではなく、主にガス案内部１５３と処理容器１２０との間に高速に流れる。これにより、処理容器１２０は効率良く冷却される。
中間部１５３ｂのフランジ部１５３ａの反対側には、フランジ部１５３ｃが設けられている。フランジ部１５３ｃは、中間部１５３ｂの上端に接している。フランジ部１５３ｃは、可動タップ１６２用の開口１６２ａよりも上に設けられている。温度調整ガスは、ガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間ではなく、主にガス案内部１５３と処理容器１２０との間から排出される。
主に、フランジ部１５３ａ及び中間部１５３ｂにより、ガス案内部１５３が構成される。なお、フランジ部１５２ｃをガス案内部１５３に含めて考えてもよい。また、フランジ部１５３ａ、中間部１５３ｂ及びフランジ部１５２ｃは、明確に区分されていなくてもよい。
ここで、処理容器１２０の反応管１３１の外径をφｃ、ガス案内部１５３の内径（中間部１５３ｂの内径）をφｇ、遮蔽部１５２の内径をφｓとしたとき、処理容器１２０とガス案内部１５３との間隔ｄｃｇ、及びガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間隔ｄｇｓは、それぞれ以下の式で求められる。なお、ガス案内部１５３の厚さは、内径及び外径に対して無視できる程度であるとして、ガス案内部１５３の内径は、ガス案内部１５３の外径に等しいとする。
ｄｃｇ＝（φｇ−φｃ）／２
ｄｇｓ＝（φｓ−φｇ）／２
ｄｃｇ＝（φｇ−φｃ）／２
ｄｇｓ＝（φｓ−φｇ）／２
流路１４０の幅が狭いほど、温度調整ガスの流速は高くなる。温度調整ガスの流速が高いほど、温度調整ガスと処理容器１２０との間における熱伝達率は高くなる。したがって、処理容器１２０とガス案内部１５３との間隔ｄｃｇは、ガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間隔ｄｇｓよりも狭いことが好ましい。すなわち、ｄｃｇ＜ｄｇｓであることが好ましい。処理容器１２０とガス案内部１５３との間における温度調整ガスの流速は、流路
１４０の他の部分における温度調整ガスの流速よりも高くなる。これにより、温度調整ガスと処理容器１２０との間における熱伝達率が向上する。
１４０の他の部分における温度調整ガスの流速よりも高くなる。これにより、温度調整ガスと処理容器１２０との間における熱伝達率が向上する。
なお、温度調整ガスの強制対流が行われない場合、遮蔽部１５２と処理容器１２０との間の密閉空間には、自然対流が生じうる。自然対流の場合、処理容器１２０と、密閉空間と処理容器１２０との間における熱伝達率は、５Ｗ／ｍ２Ｋ以上２０Ｗ／ｍ２Ｋ以下であると見積もられる。
一方、本実施形態のように温度調整ガスによる強制対流が行われる場合、温度調整ガスと処理容器１２０との間における熱伝達率は、２５Ｗ／ｍ２Ｋ以上２５０Ｗ／ｍ２Ｋ以下であると見積もられる。処理容器１２０の温度を安定化するためには、処理容器１２０の熱伝達率は、少なくとも数十Ｗ／ｍ２Ｋ以上であることが望まれる。流路１４０のうち処理容器１２０と遮蔽部１５２との間における部分の流速は、数十ｍ／ｓｅｃ以上であることが必要である。この要件を満たすためには、ガス案内部１５３と処理容器１２０との間隔ｄｃｇは、例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、上記の熱伝達率が実現される。
また、フランジ部１５３ａのうち遮蔽部１５２側の端部における直径をφｆとしたとき、フランジ部１５３ａの端部と遮蔽部１５２との間隔ｄｆｓ（すなわち、フランジ部１５３ａと遮蔽部１５２との間の空隙における間隔ｄｆｓ）は、以下の式で求められる。
ｄｆｓ＝（φｓ−φｆ）／２
ｄｆｓ＝（φｓ−φｆ）／２
フランジ部１５３ａの端部と遮蔽部１５２との間隔ｄｆｓは、処理容器１２０とガス案内部１５３との間隔ｄｃｇに比べて無視できるほどに小さい。すなわち、ｄｆｓ＜＜ｄｃｇである。これにより、温度調整ガスがガス案内部１５３と遮蔽部１５２との間に漏れることを抑制することができる。
フランジ部１５３ａは、導入孔１５２ａよりも上に位置している。ベースプレート１４８からフランジ部１５３ａまでの高さは、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
ガス案内部１５３の厚さは、例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。ガス案内部１５３の厚さが上記範囲であることにより、共振コイル１３２と遮蔽部１５２との間のキャパシタンス容量Ｃｐは、ガス案内部１５３が挿入されることに影響されにくい。また、プラズマ処理の際に、ガス案内部１５３が処理容器１２０からの熱により変形しにくい。
ガス案内部１５３は、例えば低誘電率の材料により形成されている。例えば、ガス案内部１５３の材料の誘電率は、反応管１３１の材料の誘電率よりも低い。反応管１３１が石英（誘電率３．８）により形成されている場合、ガス案内部１５３の誘電率は、例えば３．８以下である。これにより、共振コイル１３２と遮蔽部１５２との間のキャパシタンス容量Ｃｐは、ガス案内部１５３が挿入されることに影響されにくくなる。
また、ガス案内部１５３は、例えば絶縁性の材料により形成されていても良い。反対に、ガス案内部１５３が導電性を有している場合、反応管１３１の内部は、ガス案内部１５３によって電気的に遮蔽されてしまう。ガス案内部１５３が絶縁性の材料により形成されていることにより、反応管１３１内のプラズマ生成が阻害されにくくなる。
また、ガス案内部１５３は、例えば耐熱性を有する材料により形成されていても良い。ガス案内部１５３は、共振コイル１３２よりも反応管１３１に近い。ガス案内部１５３は、例えば２００℃程度に加熱されうる。ガス案内部１５３が高分子材料により形成されている場合、ガス案内部１５３の材料のガラス転移温度は、例えば２００℃以上である。こ
れにより、プラズマ処理の際に、ガス案内部１５３の形状は維持される。
れにより、プラズマ処理の際に、ガス案内部１５３の形状は維持される。
具体的には、ガス案内部１５３は、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、べスペル（登録商標）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）のいずれかの材料により形成されている。この場合、ガス案内部１５３は上記の誘電率、絶縁性及び耐熱性の要件を満たす。
（中間開口）
少なくとも共振コイル１３２よりも上方には、中間開口１５６が設けられている。例えば、中間開口１５６は、トッププレート１５４の上に設けられている。中間開口１５６は、流路１４０のうち共振コイル１３２と後述する排出孔１８５との間に設けられている。中間開口１５６は、処理容器１２０並びに遮蔽部１５２の間における部分と、後述するガス緩衝部１８２と、を接続している。中間開口１５６は、例えば反応管１３１の円筒部分の上端の外側に設けられている。
少なくとも共振コイル１３２よりも上方には、中間開口１５６が設けられている。例えば、中間開口１５６は、トッププレート１５４の上に設けられている。中間開口１５６は、流路１４０のうち共振コイル１３２と後述する排出孔１８５との間に設けられている。中間開口１５６は、処理容器１２０並びに遮蔽部１５２の間における部分と、後述するガス緩衝部１８２と、を接続している。中間開口１５６は、例えば反応管１３１の円筒部分の上端の外側に設けられている。
なお、反応管１３１は、円筒部分から径方向に拡張された拡張部（符号不図示）を有している場合、拡張部にも中間開口１５６が設けられていてもよい。この場合、中間開口１５６は、反応管１３１の拡張部とトッププレート１５４とに連通している。
中間開口１５６は、例えば複数設けられている。複数の中間開口１５６は、処理容器１２０を環状に囲むように設けられている。複数の中間開口１５６は、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設されている。複数の中間開口１５６のそれぞれは、例えばプラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、複数の導入孔１５２ａのそれぞれと重なる位置に設けられている。温度調整ガスは、複数の導入孔１５２ａから導入され、複数の中間開口１５６に向けて流れる。複数の中間開口１５６のそれぞれは、略円形である。
（ガス緩衝部について）
処理容器１２０の鉛直上には、ガス緩衝部（Ａｉｒ Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｂｏｘ）１８２が設けられている。ガス緩衝部１８２は、トッププレート１５４の上に配置されている。ガス緩衝部１８２は、流路１４０のうち中間開口１５６と後述する排出孔１８５との間に設けられている。ガス緩衝部１８２は、流路１４０のうち共振コイル１３２よりも下流側（後述する排出孔１８５側）に設けられている。
処理容器１２０の鉛直上には、ガス緩衝部（Ａｉｒ Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｂｏｘ）１８２が設けられている。ガス緩衝部１８２は、トッププレート１５４の上に配置されている。ガス緩衝部１８２は、流路１４０のうち中間開口１５６と後述する排出孔１８５との間に設けられている。ガス緩衝部１８２は、流路１４０のうち共振コイル１３２よりも下流側（後述する排出孔１８５側）に設けられている。
ガス緩衝部１８２は、複数の中間開口１５６の全てに接続されている。ガス緩衝部１８２は、温度調整ガスの進行を阻害することがないように設計されている。ガス緩衝部１８２内におけるコンダクタンスは、ガス緩衝部１８２よりも導入孔１５２ａ側におけるコンダクタンスよりも大きい。ガス緩衝部１８２内の容積は、ガス案内部１５３と処理容器１２０との間の容積よりも広い。
ガス緩衝部１８２は、円柱、多角柱、円錐または多角錐である。ガス緩衝部１８２の底部の直径は、例えば４５０ｍｍ以上５５０ｍｍ以下である。
ガス緩衝部１８２の高さは、中間開口１５６の直径よりも高い。ガス緩衝部１８２の高さは、例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。これにより、温度調整ガスが中間開口１５６からガス緩衝部１８２内に流入した際に、排出孔１８５に向かう流れが阻害され難い。
（排出孔）
処理容器１２０の鉛直上方には、排出孔１８５が設けられている。排出孔１８５は、流路１４０から温度調整ガスを排出するよう構成されている。排出孔１８５は、ガス緩衝部１８２の中間開口１５６の反対側に設けられている。排出孔１８５は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、ガス緩衝部１８２の中央に配置されている。複数の中間開口１５６は、排出孔１８５から均等な距離で配置されている。より良くは、複数の中間開口１５６は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見てガス緩衝部１８２の中心から点対称となるように配置されている。温度調整ガスは、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、各々の中間開口１５６から処理容器１２０の中央に向かって径方向に流れる。これにより、処理容器１２０の外壁に沿った部分における温度調整ガスの流速は、周方向に均一になり易い。
処理容器１２０の鉛直上方には、排出孔１８５が設けられている。排出孔１８５は、流路１４０から温度調整ガスを排出するよう構成されている。排出孔１８５は、ガス緩衝部１８２の中間開口１５６の反対側に設けられている。排出孔１８５は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、ガス緩衝部１８２の中央に配置されている。複数の中間開口１５６は、排出孔１８５から均等な距離で配置されている。より良くは、複数の中間開口１５６は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見てガス緩衝部１８２の中心から点対称となるように配置されている。温度調整ガスは、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、各々の中間開口１５６から処理容器１２０の中央に向かって径方向に流れる。これにより、処理容器１２０の外壁に沿った部分における温度調整ガスの流速は、周方向に均一になり易い。
（排出管及び排出装置）
排出孔１８５には、排出管１８６が接続されている。排出管１８６の排出孔１８５の反対側には、排出装置１８８が接続されている。排出装置１８８は、流路１４０内に導入孔１５２ａから排出孔１８５に向かう流路１４０を形成するように、温度調整ガスを排出孔１８５から強制的に排出する。なお、排出装置１８８は、プラズマ処理装置１０の専用品として設けられている必要はない。排出装置１８８は、クリーンルームに設けられた共用ダクトであってもよい。
排出孔１８５には、排出管１８６が接続されている。排出管１８６の排出孔１８５の反対側には、排出装置１８８が接続されている。排出装置１８８は、流路１４０内に導入孔１５２ａから排出孔１８５に向かう流路１４０を形成するように、温度調整ガスを排出孔１８５から強制的に排出する。なお、排出装置１８８は、プラズマ処理装置１０の専用品として設けられている必要はない。排出装置１８８は、クリーンルームに設けられた共用ダクトであってもよい。
排出管１８６には、調整弁（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄａｍｐｅｒ）１８４が設けられている。調整弁１８４は、排出管１８６に流れる温度調整ガスの流量を調整するよう構成されている。調整弁１８４は、一定量の温度調整ガスが排出される際に、温度調整ガスの流量を減衰（ダンピング）する。調整弁１８４は、いわゆるダンパーである。
流路１４０内を流れる温度調整ガスの流量は、例えば１ｍ３／ｍｉｎ以上１０ｍ３／ｍｉｎ以下である。排出孔１８５の内径は、例えば５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。また、排出管１８６の内径は、例えば排出孔１８５の内径と等しい。
（温度調整ガスの流路）
例えば、複数の導入孔１５２ａ、ガス案内部１５３、複数の中間開口１５６、ガス緩衝部１８２及び排出孔１８５により、温度調整ガスの流路１４０が構成される。温度調整ガスはこれらの順に流れる。なお、排出管１８６、調整弁１８４及び排出装置１８８を流路１４０に含めて考えてもよい。
例えば、複数の導入孔１５２ａ、ガス案内部１５３、複数の中間開口１５６、ガス緩衝部１８２及び排出孔１８５により、温度調整ガスの流路１４０が構成される。温度調整ガスはこれらの順に流れる。なお、排出管１８６、調整弁１８４及び排出装置１８８を流路１４０に含めて考えてもよい。
複数の導入孔１５２ａは、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設されている。温度調整ガスは、複数の導入孔１５２ａから周方向に均等に導入される。これにより、処理容器１２０は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却され易い。
処理容器１２０と共振コイル１３２との間には、処理容器１２０の外側を囲むように、ガス案内部１５３が設けられている。これにより、流路１４０は、ガス案内部１５３によって、処理容器１２０に沿った部分に狭められる。温度調整ガスは、処理容器１２０と共振コイル１３２との間に高速に流れる。これにより、処理容器１２０の冷却が促進される。
複数の中間開口１５６は、共振コイル１３２と排出孔１８５との間に設けられている。複数の中間開口１５６は、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設されている。温度調整ガスは、複数の導入孔１５２ａから導入され、複数の中間開口１５６に向けて流れる。導入孔１５２ａと中間開口１５６との間において、温度調整ガスの流量及び流速は周方向に均等になる。これにより、処理容器１２０は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却され易い。
ガス緩衝部１８２は、中間開口１５６と排出孔１８５との間に設けられている。ガス緩衝部１８２内におけるコンダクタンスは、導入孔１５２ａと中間開口１５６との間におけるコンダクタンスよりも大きい。これにより、温度調整ガスがガス緩衝部１８２内に流入した際に、排出孔１８５に向かう流れが阻害され難い。
排出孔１８５は、ガス緩衝部１８２の中間開口１５６の反対側に設けられている。排出孔１８５は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、複数の中間開口１５６の中央に一つだけ配置されている。流路１４０のうち導入孔１５２ａと中間開口１５６との間の部分における流速は、処理容器１２０の周方向に均一となる。したがって、処理容器１２０は、周方向に均等に冷却され易い。
このように、温度調整ガスは、導入孔１５２ａから導入され、処理容器１２０の外壁を通って、排出孔１８５から排出される。ここでは、温度調整ガスは、処理ガスとは反対の方向に流れる。温度調整ガスは、処理容器１２０の下方から上方に向けて流れる。すなわち、温度調整ガスは、処理容器１２０の排気系側から処理容器１２０のガス供給系側に向けて流れる。流路１４０の一部は、反応管１３１の長手方向に形成される。処理容器１２０の外壁は、温度調整ガスにより冷却される。反対に、温度調整ガスは処理容器１２０の外壁により温められる。温度調整ガスは、この熱による上昇気流と同じ方向に流れることができる。
（温度調整ガスの制御）
調整弁１８４には、制御部としてのコントローラ１７０が接続されている。コントローラ１７０は、調整弁１８４の開度を調整して、温度調整ガスの流量を制御するよう構成されている。例えば処理容器１２０の温度が所定の温度よりも低いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を小さくする。これにより、処理容器１２０の温度が所定の温度に上昇する。一方、処理容器１２０の温度が所定の温度よりも高いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を大きくする。これにより、処理容器１２０の温度は所定の温度に降下する。このようにして、処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。
調整弁１８４には、制御部としてのコントローラ１７０が接続されている。コントローラ１７０は、調整弁１８４の開度を調整して、温度調整ガスの流量を制御するよう構成されている。例えば処理容器１２０の温度が所定の温度よりも低いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を小さくする。これにより、処理容器１２０の温度が所定の温度に上昇する。一方、処理容器１２０の温度が所定の温度よりも高いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を大きくする。これにより、処理容器１２０の温度は所定の温度に降下する。このようにして、処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。
なお、ここでいう「処理容器１２０の温度」とは、処理容器１２０の外壁の温度と、処理容器１２０の内部の温度と、の意味を含む。また、ここでいう「所定の温度」とは、プラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが所定の速度または所定の度合いとなるための一定の温度範囲であればよい。
流路１４０には、温度測定部１８３が設けられている。温度測定部１８３は、例えば遮蔽部１５２を貫通して、処理容器１２０に接している。温度測定部１８３は、遮蔽部１５２を貫通して反応管１３１の外壁に接している。温度測定部１８３は、処理容器１２０の温度を測定するよう構成されている。温度測定部１８３は、流路１４０の共振コイル１３２よりも下流側に配置されている。温度測定部１８３は、例えばＫ型の熱電対（ＴＣ）、または白金測温抵抗体（ＲＴＤ）である。
温度測定部１８３は、バネ構造により一定の力で処理容器１２０に押し付けられるように設置されていてもよい。熱膨張により設置状態が変化しても、温度測定部１８３と処理容器１２０との接触が保たれる。これにより、温度測定部１８３は安定的に処理容器１２０の温度を測定することができる。
制御部としてのコントローラ１７０は、温度測定部１８３に接続されている。コントローラ１７０は、温度測定部１８３からの温度情報に基づいて調整弁１８４を制御するよう構成されている。処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。
（３）プラズマ処理方法
図３は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。図３を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、本実施形態に係るプラズマ処理工程を説明する。以下では、例えば、ウエハ２０上に塗布されたレジスト膜をアッシングする場合について説明する。プラズマ処理工程は、上述のプラズマ処理装置１０によって実施される。下記の説明において、プラズマ処理装置１０の各部の動作はコントローラ１７０によって制御される。
図３は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。図３を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、本実施形態に係るプラズマ処理工程を説明する。以下では、例えば、ウエハ２０上に塗布されたレジスト膜をアッシングする場合について説明する。プラズマ処理工程は、上述のプラズマ処理装置１０によって実施される。下記の説明において、プラズマ処理装置１０の各部の動作はコントローラ１７０によって制御される。
（ポッド搬入）
プラズマ処理装置１０のロードロック室（不図示）に、例えば２５枚のウエハ２０を有するポッド（不図示）が搬送される。それぞれのウエハ２０の処理面の上には、例えばレジスト膜が塗布されている（Ｓ１０１）。
プラズマ処理装置１０のロードロック室（不図示）に、例えば２５枚のウエハ２０を有するポッド（不図示）が搬送される。それぞれのウエハ２０の処理面の上には、例えばレジスト膜が塗布されている（Ｓ１０１）。
（温度調整ガスフロー開始）
排出装置１８８を作動させ、流路１４０内の温度調整ガスを排出し始める。温度調整ガスは、処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設された導入孔１５２ａから流路１４０内に流入する。コントローラ１７０は、温度測定部１８３からの温度情報に基づいて、調整弁１８４の開度を調整し、温度調整ガスの流量を制御する。例えば開始時など、処理容器１２０の温度が所定の温度よりも低いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を小さくする。または、温度調整ガスの流量は小さくしておく。なお、温度調整ガスの流量制御は、例えばプラズマ処理工程が終了するまでの間、継続して行われる（Ｓ１０２）。
排出装置１８８を作動させ、流路１４０内の温度調整ガスを排出し始める。温度調整ガスは、処理容器１２０の周方向に均等な間隔で開設された導入孔１５２ａから流路１４０内に流入する。コントローラ１７０は、温度測定部１８３からの温度情報に基づいて、調整弁１８４の開度を調整し、温度調整ガスの流量を制御する。例えば開始時など、処理容器１２０の温度が所定の温度よりも低いとき、コントローラ１７０は調整弁１８４の開度を小さくする。または、温度調整ガスの流量は小さくしておく。なお、温度調整ガスの流量制御は、例えばプラズマ処理工程が終了するまでの間、継続して行われる（Ｓ１０２）。
（ウエハ搬入）
次に、搬送部は、ロードロック室にて、一枚のウエハ２０をピックアップして、処理室１４５内に搬入する。昇降シャフト１７３によりリフタピン１１３を上昇させて、ウエハ２０をリフタピン１１３上に載置する。搬送部は、処理室１４５から引き抜かれる。昇降シャフト１７３によりリフタピン１１３を降下させて、ウエハ２０を所定の処理位置まで降下させる。これにより、ウエハ２０をサセプタテーブル１１１上に移動させる（Ｓ１０３）。
次に、搬送部は、ロードロック室にて、一枚のウエハ２０をピックアップして、処理室１４５内に搬入する。昇降シャフト１７３によりリフタピン１１３を上昇させて、ウエハ２０をリフタピン１１３上に載置する。搬送部は、処理室１４５から引き抜かれる。昇降シャフト１７３によりリフタピン１１３を降下させて、ウエハ２０を所定の処理位置まで降下させる。これにより、ウエハ２０をサセプタテーブル１１１上に移動させる（Ｓ１０３）。
（温度調整および圧力調整）
処理容器１２０内が所定の圧力（真空度）となるように、排気装置１７９によって処理容器１２０内が真空排気される。この際、コントローラ１７０は、圧力センサが測定した処理容器１２０内の圧力情報に基づいて、ＡＰＣバルブ１８１の開度を調整して、処理容器１２０内の圧力を制御する。処理容器１２０内の圧力は、例えば３０Ｐａ〜５３０Ｐａの範囲内の所定の圧力に制御される。なお、排気装置１７９は、少なくともプラズマ処理工程の間において常時作動させた状態を維持する。また、処理容器１２０内の圧力の制御は、少なくともプラズマ処理工程の間、継続して行われる。
処理容器１２０内が所定の圧力（真空度）となるように、排気装置１７９によって処理容器１２０内が真空排気される。この際、コントローラ１７０は、圧力センサが測定した処理容器１２０内の圧力情報に基づいて、ＡＰＣバルブ１８１の開度を調整して、処理容器１２０内の圧力を制御する。処理容器１２０内の圧力は、例えば３０Ｐａ〜５３０Ｐａの範囲内の所定の圧力に制御される。なお、排気装置１７９は、少なくともプラズマ処理工程の間において常時作動させた状態を維持する。また、処理容器１２０内の圧力の制御は、少なくともプラズマ処理工程の間、継続して行われる。
また、ウエハ２０の温度が所定の温度となるように、ヒータ１６３によってサセプタ１５９が加熱される。サセプタテーブル１１１からの熱伝導、またはヒータ１６３からの輻射等により、ウエハ２０が例えば１８０℃〜２５０℃程度の範囲内の所定の処理温度になるように加熱調整される。なお、ウエハ２０の温度の制御は、少なくともプラズマ処理工程の間、継続して行われる（Ｓ１０４）。
（プラズマ処理）
次に、ウエハ２０の温度が所定の温度に上昇したら、ガス供給系により処理ガスを処理容器１２０内に供給する。具体的には、処理ガス供給系のバルブ５２ａを開き、そしてマ
スフローコントローラ５２ｂにより処理ガスの流量を調整しながら、処理容器１２０内に処理ガスを供給する。処理容器１２０内に供給された処理ガスは、拡散板１６０により分散され、反応管１３１の内壁に沿って下方に向かって流れる。
次に、ウエハ２０の温度が所定の温度に上昇したら、ガス供給系により処理ガスを処理容器１２０内に供給する。具体的には、処理ガス供給系のバルブ５２ａを開き、そしてマ
スフローコントローラ５２ｂにより処理ガスの流量を調整しながら、処理容器１２０内に処理ガスを供給する。処理容器１２０内に供給された処理ガスは、拡散板１６０により分散され、反応管１３１の内壁に沿って下方に向かって流れる。
処理ガスの供給と同時に、プラズマ生成部により処理ガスのプラズマを生成する。具体的には、高周波電源１４４から共振コイル１３２に高周波電力を印加する。その結果、プラズマ生成領域１３０にプラズマ放電が生じ、処理ガスがプラズマ状態となる。プラズマ状態の処理ガスは、プラズマ生成領域１３０から処理室１４５に向かって流れ、ウエハ２０上に供給される。その結果、ウエハ２０の処理面の上に形成されたレジスト膜がアッシングされる。
処理ガスとして、例えば、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、四フッ化メタン（ＣＦ４）ガス及びトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）ガスの少なくともいずれか一つ、またはそれらのガスを組み合わせたガスを用いる。また、処理ガスの流量は、マスフローコントローラ５２ｂにより、例えば８００〜２６００ｓｃｃｍの範囲内に調整される。また、処理圧力は、例えば３０Ｐａ〜５３０Ｐａの範囲内とする。また、共振コイル１３２に印加する高周波電力は、例えば６００Ｗ〜２０００Ｗの範囲内とする。なお、高周波電源１４４の発信周波数は、共振コイル１３２の共振周波数に収束される。このとき、ＲＦセンサ１６８が共振コイル１３２からの反射波をモニタし、モニタされた反射波のレベルを周波数整合器１４６に送信する。周波数整合器１４６は、反射波電力の反射波が最小となるよう高周波電源１４４の発信周波数を調整する。これにより、ガス流量、ガス混合比、圧力の処理条件が変動した場合であっても、高周波電源１４４の発信周波数は直ちに整合する。
プラズマ処理中において、例えば処理容器１２０の温度が所定の温度よりも高くなったとき、調整弁１８４の開度を大きくする。温度調整ガスの流量は大きくなる。これにより、処理容器１２０の温度は所定の温度に降下する。一方、処理容器１２０の温度が所定の温度よりも低くなったとき、調整弁１８４の開度を小さくする。これにより、処理容器１２０の温度が所定の温度に上昇する。このようにして、処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。
ウエハ２０の処理面上のレジスト膜が除去されたら、高周波電源１４４からの共振コイル１３２への電力供給を停止する。また、ガス供給系から処理容器１２０への処理ガスの供給を停止する。これにより、ウエハ２０に対するプラズマ処理を終了する（Ｓ１０５）。
（パージおよび大気復帰）
次に、共振コイル１３２への電力供給及び処理ガスの供給を停止した後、ＡＰＣバルブ１８１を全開にして、所定の時間、処理容器１２０内を排気する。このとき、パージガス供給系のバルブ５１ａを開き、そしてマスフローコントローラ５１ｂによりパージガスの流量を調整しながら、処理容器１２０内にパージガスを供給する。これにより、処理容器１２０内をパージガスで置換する。そして、ＡＰＣバルブ１８１の開度を調整して、処理容器１２０内を大気復帰する（Ｓ１０６）。
次に、共振コイル１３２への電力供給及び処理ガスの供給を停止した後、ＡＰＣバルブ１８１を全開にして、所定の時間、処理容器１２０内を排気する。このとき、パージガス供給系のバルブ５１ａを開き、そしてマスフローコントローラ５１ｂによりパージガスの流量を調整しながら、処理容器１２０内にパージガスを供給する。これにより、処理容器１２０内をパージガスで置換する。そして、ＡＰＣバルブ１８１の開度を調整して、処理容器１２０内を大気復帰する（Ｓ１０６）。
（ウエハ搬出）
次に、処理済みのウエハ２０を処理室１４５内から搬出する。処理済みのウエハ２０は、ポッドに戻される（Ｓ１０７）。
次に、処理済みのウエハ２０を処理室１４５内から搬出する。処理済みのウエハ２０は、ポッドに戻される（Ｓ１０７）。
（バッチ処理の終了判定）
次に、所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を全て実施したか否かを判定する（
Ｓ１０８）。所定枚数とは、例えばプラズマ処理装置１０に設置されるポッド内のウエハ２０の収容枚数であり、例えば２５枚である。
次に、所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を全て実施したか否かを判定する（
Ｓ１０８）。所定枚数とは、例えばプラズマ処理装置１０に設置されるポッド内のウエハ２０の収容枚数であり、例えば２５枚である。
所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を全て実施していない場合（Ｓ１０８で「Ｎｏ」の場合）、同様に再度、ステップＳ１０３からステップＳ１０７までを行う。
（温度調整ガスフロー停止）
所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を全て実施した場合（Ｓ１０８で「Ｙｅｓ」の場合）、排出装置１８８を停止する。これにより、温度調整ガスフローを停止する（Ｓ１０９）。このように、所定枚数のウエハ２０に対してプラズマ処理を行うまで、流路１４０に温度調整ガスを流し続ける。
所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を全て実施した場合（Ｓ１０８で「Ｙｅｓ」の場合）、排出装置１８８を停止する。これにより、温度調整ガスフローを停止する（Ｓ１０９）。このように、所定枚数のウエハ２０に対してプラズマ処理を行うまで、流路１４０に温度調整ガスを流し続ける。
（ポッド搬出）
プラズマ処理装置１０から、処理済みのウエハ２０を有するポッドが搬出される（Ｓ１１０）。このようにして、本実施形態におけるプラズマ処理工程を終了する。
プラズマ処理装置１０から、処理済みのウエハ２０を有するポッドが搬出される（Ｓ１１０）。このようにして、本実施形態におけるプラズマ処理工程を終了する。
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、流路１４０は、少なくとも処理容器１２０とプラズマ生成部の共振コイル１３２との間に設けられ、処理容器１２０の外壁に沿って温度調整ガスを流す。複数の導入孔１５２ａは、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等に開設され、流路１４０内に温度調整ガスを導入する。温度調整ガスは、複数の導入孔１５２ａから処理容器１２０の周方向に対して均等に導入される。処理容器１２０は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却される。処理容器１２０の温度は、周方向に均一になる。ウエハ２０自体の温度分布は面内方向に対して均一に維持される。またはプラズマ生成領域１３０のプラズマ密度がウエハ２０の面内方向に対して均一に維持される。これにより、ウエハ２０に対して面内均一にプラズマ処理が施される。ウエハ２０の面内におけるプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いの均一性が向上する。
ここで、図４を用い、第１の比較例として、導入孔１５２ａが流路１４０に不均一に開設されている場合について説明する。図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る処理容器１２０の温度分布を示す模式図であり、図４（ｂ）は、第１の比較例に係る処理容器１２０の温度分布を示す模式図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）における実線矢印は、温度調整ガスの流れを示している。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）における反応管１３１の色分布は、反応管１３１の温度分布を示している。
図４（ｂ）のように、第１の比較例では、例えば、導入孔１５２ａ’が遮蔽部（不図示）の一部のみに設けられている。反応管１３１’の外壁の一部のみが冷却される。第１の比較例において、低温領域（ＬＴ）は、高温領域（ＨＴ）よりも局所的である。反応管１３１’の温度は周方向に対して不均一となっている。この場合、ウエハ自体の温度分布が面内方向に対して不均一となることがある。またはプラズマ生成領域のプラズマ密度がウエハの面内方向に対して不均一となることがある。反応管１３１’の温度が低い場所付近におけるプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いは、反応管１３１’の温度が高い場所付近におけるプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いよりも低い。このため、ウエハの面内におけるプラズマ処理が不均一となる可能性がある。
これに対して、図４（ａ）の本実施形態によれば、反応管１３１は、温度調整ガスにより周方向に均等に冷却される。本実施形態において、低温領域（ＬＴ）は、高温領域（ＨＴ）と同様に、反応管１３１の周方向に均等に分布している。これにより、ウエハの面内
におけるプラズマ処理の均一性が向上する。
におけるプラズマ処理の均一性が向上する。
（ｂ）本実施形態によれば、制御部としてのコントローラ１７０は、排出管１８６に設けられた調整弁１８４の開度を調整して、温度調整ガスの流量を制御する。処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。これにより、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度又はプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。したがって、ウエハ２０間におけるプラズマ処理の均一性が向上する。
ここで、第２の比較例として、コントローラによる温度調整ガスの流量制御を行わない場合について説明する。第２の比較例では、処理容器からの放熱は、遮蔽部と処理容器との間の空隙における自然対流や、処理容器からの輻射のみである。プラズマ処理を行うことにより処理容器の温度が経時的に上昇しうる。例えば、一つのウエハに対してプラズマ処理を行う場合、処理終了時の処理容器の温度は、処理開始時の処理容器の温度よりも高くなる。また、複数枚のウエハに対して連続してプラズマ処理を行う場合、複数枚のウエハに対して処理を行ったときの処理容器の温度は、一枚目のウエハに対して処理を行ったときの処理容器の温度よりも高くなる。このような場合、経時的にウエハの温度が変化しうる。または経時的にプラズマ生成領域のプラズマ密度が変化しうる。したがって、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度又はプラズマ処理の度合いが変化する可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、コントローラ１７０によって、処理容器の温度は、所定の温度に維持される。これにより、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。
（ｃ）本実施形態によれば、ガス緩衝部１８２は、流路１４０のうちプラズマ生成部と排出孔１８５の間に設けられている。ガス緩衝部１８２内のコンダクタンスは、流路１４０のガス緩衝部１８２よりも導入孔１５２ａ側におけるコンダクタンスよりも大きい。これにより、温度調整ガスがガス緩衝部１８２内に流入した際に、排出孔１８５に向かう流れが阻害され難い。処理容器１２０によって温められた温度調整ガスは、ガス緩衝部１８２から排出孔１８５に効率良く排出される。
（ｄ）本実施形態によれば、複数の中間開口１５６は、流路１４０のうちプラズマ生成部と排出孔１８５との間に設けられ、流路１４０のうち処理容器１２０の周方向に均等に開設されている。複数の中間開口１５６は、排出孔１８５から均等な距離で配置されている。流路１４０のうち導入孔１５２ａと中間開口１５６との間の部分における流速は、処理容器１２０の周方向に均一となる。これにより、処理容器１２０は、周方向に均等に冷却され易い。
（ｅ）本実施形態によれば、ガス案内部１５３は、処理容器１２０とプラズマ生成部の共振コイル１３２との間に設けられ、導入孔１５２ａから処理容器１２０とプラズマ生成部の共振コイル１３２との間に温度調整ガスを案内する。流路１４０の一部は、処理容器１２０とガス案内部１５３との間に設けられる。流路１４０は、ガス案内部１５３によって、処理容器１２０に沿った部分に狭められる。温度調整ガスの流量が同じ流量であっても、温度調整ガスは、処理容器１２０と共振コイル１３２との間に高速に流れる。温度調整ガスの流速が高いほど、温度調整ガスと処理容器１２０との間の熱伝達率が向上するため、処理容器１２０の冷却が促進される。
（ｆ）本実施形態によれば、所定枚数のウエハ２０に対するプラズマ処理を行い、所定枚数のウエハ２０に対してプラズマ処理を行うまで、流路１４０に温度調整ガスを流し続ける。この間、処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。各々のウエハ２０に対するプラズマ処理は、処理容器１２０の温度が所定の温度である状態で行われる。これに
より、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。
より、処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。
ここで、処理容器１２０の温度を安定化する方法として、プラズマ処理工程の前に、処理容器１２０を予備加熱する場合と、処理容器１２０が加熱したときに冷却時間を設ける場合と、が考えられる。しかし、いずれの場合においても、追加時間が発生する。スループットが低下する可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、処理容器１２０の温度は、所定の温度に維持される。処理中または処理ごとにおいて、経時的にプラズマ処理の速度またはプラズマ処理の度合いが変化することを抑制できる。これにより、生産性が向上する。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
本実施形態では、処理対象物が前工程のウエハ２０であるとして説明した。処理対象物は、後工程の半導体デバイスまたは半導体パッケージであってもよい。
本実施形態では、制御部としてのコントローラ１７０が、温度測定部１８３からの温度情報に基づいて、調整弁１８４の開度を調整して、温度調整ガスの流量を制御する場合を説明した。コントローラ１７０は、予め入力された温度シミュレーション結果に基づいて、温度調整ガスの流量を制御してもよい。コントローラ１７０は、上記シミュレーション結果とともに、処理ガスの流量、高周波電源１４４の電力、処理時間、処理した回数などに基づいて、温度調整ガスの流量を制御してもよい。
本実施形態では、温度測定部１８３が処理容器１２０の温度を直接接触させて測定する方法を説明した。温度測定部１８３は、流路１４０に流れる温度調整ガスの温度を測定してもよい。また、温度測定部１８３は、赤外線温度計によって、非接触で処理容器１２０の温度を測定してもよい。
本実施形態では、流路１４０の中間開口１５６が環状に複数設けられている場合を説明した。中間開口１５６は、一つの環状（リング状）の空隙であってもよい。中間開口１５６は、処理容器１２０と同心円状に配置されていることが好ましい。排出孔１８５は、プラズマ処理装置１０の鉛直上から見て、環状の中間開口１５６の中心に配置されている。これにより、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
処理対象物を処理する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記処理容器の周方向に開設され、前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
本発明の一態様によれば、
処理対象物を処理する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記処理容器の周方向に開設され、前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
（付記２）
付記１のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有する。
付記１のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有する。
（付記３）
本発明の他の態様によれば、
処理対象物を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理対象物を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記処理容器の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記流路に前記温度調整ガスを導入する導入孔と、
前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられた調整弁と、
前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置が提供される。
（付記４）
付記２又は３のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器の温度を測定する温度測定部を有し、
前記制御部は、前記温度測定部からの温度情報に基づいて前記調整弁を制御する。
付記２又は３のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器の温度を測定する温度測定部を有し、
前記制御部は、前記温度測定部からの温度情報に基づいて前記調整弁を制御する。
（付記５）
付記１〜４のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記流路のうち前記プラズマ生成部と前記排出孔との間に設けられたガス緩衝部を有し、
前記ガス緩衝部内のコンダクタンスは、前記流路のうち前記ガス緩衝部よりも前記導入孔側のコンダクタンスよりも大きい。
付記１〜４のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記流路のうち前記プラズマ生成部と前記排出孔との間に設けられたガス緩衝部を有し、
前記ガス緩衝部内のコンダクタンスは、前記流路のうち前記ガス緩衝部よりも前記導入孔側のコンダクタンスよりも大きい。
（付記６）
付記５のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス緩衝部は、前記処理容器の上に設けられている。
付記５のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス緩衝部は、前記処理容器の上に設けられている。
（付記７）
付記５または６のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記排出孔は、鉛直上から見て前記ガス緩衝部の中央に設けられている。
付記５または６のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記排出孔は、鉛直上から見て前記ガス緩衝部の中央に設けられている。
（付記８）
付記１〜７のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記流路のうち前記プラズマ生成部と前記排出孔との間に設けられ、前記流路のうち前記処理容器の周方向に均等に開設された複数の中間開口を有し、
前記複数の中間開口は、前記排出孔から均等な距離で配置されている。
付記１〜７のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記流路のうち前記プラズマ生成部と前記排出孔との間に設けられ、前記流路のうち前記処理容器の周方向に均等に開設された複数の中間開口を有し、
前記複数の中間開口は、前記排出孔から均等な距離で配置されている。
（付記９）
付記１〜８のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記プラズマ生成部の外側を囲むように設けられ、前記導入孔を有し、導電性を有する遮蔽部を有し、
前記流路の一部は、少なくとも前記処理容器と前記遮蔽部との間に設けられている。
付記１〜８のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記プラズマ生成部の外側を囲むように設けられ、前記導入孔を有し、導電性を有する遮蔽部を有し、
前記流路の一部は、少なくとも前記処理容器と前記遮蔽部との間に設けられている。
（付記１０）
付記１〜９のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に前記処理容器の外側を囲むように設けられ、前記導入孔から前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に前記温度調整ガスを案内するガス案内部を有し、
前記流路の一部は、前記処理容器と前記ガス案内部との間に設けられている。
付記１〜９のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に前記処理容器の外側を囲むように設けられ、前記導入孔から前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に前記温度調整ガスを案内するガス案内部を有し、
前記流路の一部は、前記処理容器と前記ガス案内部との間に設けられている。
（付記１１）
付記１０のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、低誘電率の材料により形成されている。
付記１０のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、低誘電率の材料により形成されている。
（付記１２）
付記１０又は１１のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、絶縁性の材料により形成されている。
付記１０又は１１のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、絶縁性の材料により形成されている。
（付記１３）
付記１０〜１２のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、耐熱性を有する材料により形成されている。
付記１０〜１２のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、耐熱性を有する材料により形成されている。
（付記１４）
付記１０〜１３のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記プラズマ生成部の外側を囲むように設けられ、前記導入孔を有し、導電性を有する遮蔽部を有し、
前記ガス案内部と前記処理容器との間隔は、前記ガス案内部と前記遮蔽部との間隔よりも狭い。
付記１０〜１３のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記プラズマ生成部の外側を囲むように設けられ、前記導入孔を有し、導電性を有する遮蔽部を有し、
前記ガス案内部と前記処理容器との間隔は、前記ガス案内部と前記遮蔽部との間隔よりも狭い。
（付記１５）
付記１０〜１４のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、
前記処理容器を囲むように設けられた中間部と、
前記中間部のうち前記導入孔側に接し、前記温度調整ガスが前記ガス案内部と前記遮蔽部との間に流入することを抑制するように設けられたフランジ部と、
を有する。
付記１０〜１４のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、
前記処理容器を囲むように設けられた中間部と、
前記中間部のうち前記導入孔側に接し、前記温度調整ガスが前記ガス案内部と前記遮蔽部との間に流入することを抑制するように設けられたフランジ部と、
を有する。
（付記１６）
付記１５のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記フランジ部は、前記中間部から径方向に外側に拡張されている。
付記１５のプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記フランジ部は、前記中間部から径方向に外側に拡張されている。
（付記１７）
付記１０〜１６のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、べスペル（登録商標）、ＰＢＩ（ポリベンゾイ
ミダゾール）のいずれかの材料により形成されている。
付記１０〜１６のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記ガス案内部は、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、べスペル（登録商標）、ＰＢＩ（ポリベンゾイ
ミダゾール）のいずれかの材料により形成されている。
（付記１８）
付記１〜１７のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記温度調整ガスは大気または窒素ガスである。
付記１〜１７のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記温度調整ガスは大気または窒素ガスである。
（付記１９）
付記１〜１８のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記導入孔は複数設けられ、
前記複数の導入孔は、前記処理容器の周方向に均等な間隔で開設されている。
付記１〜１８のいずれかのプラズマ処理装置であって、好ましくは、
前記導入孔は複数設けられ、
前記複数の導入孔は、前記処理容器の周方向に均等な間隔で開設されている。
（付記２０）
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に、前記処理容器の周方向に開設された導入孔から、温度調整ガスを流すプラズマ処理方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に、前記処理容器の周方向に開設された導入孔から、温度調整ガスを流すプラズマ処理方法が提供される。
（付記２１）
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に温度調整ガスを流すとともに、前記処理容器の温度が所定の温度となるように前記温度調整ガスの流量を制御するプラズマ処理方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理容器内に処理対象物を搬送する工程と、
前記処理容器内に処理ガスを導入し、前記処理容器の外側に設けられたプラズマ生成部により前記処理容器内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、少なくとも前記処理容器と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記処理容器の外壁に沿った流路に温度調整ガスを流すとともに、前記処理容器の温度が所定の温度となるように前記温度調整ガスの流量を制御するプラズマ処理方法が提供される。
（付記２２）
付記２０又は２１のプラズマ処理方法であって、好ましくは、
所定数の前記処理対象物に対して、前記プラズマ処理工程を行い、
前記所定数の前記処理対象物に対して前記プラズマ処理工程を行うまで、前記流路に前記温度調整ガスを流し続ける。
付記２０又は２１のプラズマ処理方法であって、好ましくは、
所定数の前記処理対象物に対して、前記プラズマ処理工程を行い、
前記所定数の前記処理対象物に対して前記プラズマ処理工程を行うまで、前記流路に前記温度調整ガスを流し続ける。
（付記２３）
付記２０〜２２のいずれかに記載のプラズマ処理方法であって、好ましくは、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、
前記流路に、前記処理容器の周方向に均等な間隔で開設された複数の導入孔から、温度調整ガスを流す。
付記２０〜２２のいずれかに記載のプラズマ処理方法であって、好ましくは、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、
前記流路に、前記処理容器の周方向に均等な間隔で開設された複数の導入孔から、温度調整ガスを流す。
１０ プラズマ処理装置
２０ ウエハ
１２０ 処理容器
１３２ 共振コイル
１４０ 流路
１５２ 遮蔽部
１５２ａ 導入孔
１５３ ガス案内部
１５６ 中間開口
１８５ 排出孔
２０ ウエハ
１２０ 処理容器
１３２ 共振コイル
１４０ 流路
１５２ 遮蔽部
１５２ａ 導入孔
１５３ ガス案内部
１５６ 中間開口
１８５ 排出孔
Claims (7)
- 内部にプラズマ生成領域が形成される反応管と、
前記プラズマ生成領域と連通し、処理対象物を収容する処理室と、
前記反応管内に処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記反応管の外周に沿って設けられ、前記反応管内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記反応管と前記プラズマ生成部との間に設けられ、前記反応管の外壁に沿って温度調整ガスを流す流路と、
前記プラズマ生成部の下部に前記反応管の外周方向に均等な間隔で設けられ、前記流路に前記温度調整ガスを導入する複数の導入孔と、
前記流路の一部を構成し、前記プラズマ生成部の上部に前記反応管の外周方向に均等な間隔で設けられ、前記反応管の外壁に沿って流れた前記温度調整ガスを通過させる複数の開口と、
前記複数の開口を介して前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出する排出孔と、
を有するプラズマ処理装置。 - 前記排出孔に接続され、前記温度調整ガスを前記排出孔から排出する排出管と、
前記排出管に設けられ、前記温度調整ガスの流量を調整する調整弁と、
前記反応管の温度が所定の温度となるように、前記調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記反応管の鉛直上において、前記複数の開口と前記排出孔との間に設けられたガス緩衝部を有し、
前記複数の開口の全ては、前記ガス緩衝部にそれぞれ接続されている請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記排出孔は、前記反応管の鉛直上から見て、環状に設けられる前記複数の開口の中心に配置されている請求項３に記載のプラズマ処理装置。
- 前記反応管と前記プラズマ生成部との間に前記反応管の外側を囲むように設けられ、前記導入孔から前記反応管と前記プラズマ生成部との間を介して前記複数の開口に向けて前記温度調整ガスを案内するガス案内部を有し、
前記流路の一部は、前記反応管と前記ガス案内部との間に設けられた請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 反応管の内部に形成されるプラズマ生成領域と連通する処理室内に処理対象物を収容する工程と、
前記反応管内に処理ガスを導入し、前記反応管の外周に沿って設けられたプラズマ生成部により前記反応管内に供給された前記処理ガスのプラズマを生成して、前記処理対象物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
を有し、
少なくとも前記プラズマ処理工程では、
前記プラズマ生成部の下部に前記反応管の外周方向に均等な間隔で設けられた複数の導入孔から、少なくとも前記反応管と前記プラズマ生成部との間に設けられ前記反応管の外壁に沿った流路に、温度調整ガスを導入し、
前記反応管の外壁に沿って流れた前記温度調整ガスを、前記流路の一部を構成し前記プラズマ生成部の上部に前記反応管の外周方向に均等な間隔で設けられた複数の開口を介して通過させ、
前記複数の開口を介して前記流路を流れた前記温度調整ガスを排出孔から排出させるプラズマ処理方法。 - 少なくとも前記プラズマ処理工程では、前記反応管の温度が所定の温度となるように、前記排出孔に接続された排出管に設けられた調整弁の開度を調整して、前記温度調整ガスの流量を制御する請求項６に記載のプラズマ処理方法。
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