JP7085898B2 - ラジカル失活部品及びこれを用いたプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、ラジカル失活部品及びこれを用いたプラズマ処理装置、並びにラジカル失活方法に関する。

従来から、成膜プロセスの排気系で生成した副生成物を螺旋状の形状を有するガス流路にてトラップし、排気系の詰まりを防止するようにしたトラップ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許明細書第７８７１５８７号

本開示は、プラズマを用いた成膜処理を行う場合に、処理容器に配管を介して接続された計測器等に堆積物が付着することを防止することができるラジカル失活部品及びこれを用いたプラズマ処理装置、並びにラジカル失活方法を提供する。

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理容器と、
少なくとも１つの計測器と、
前記プラズマ処理容器と前記少なくとも１つの計測器との間に配置された配管であり、前記配管は、第１の管路及び第２の管路を有し、前記第１の管路は、前記プラズマ処理容器と流体連通し、前記第２の管路は、前記少なくとも１つの計測器と流体連通する、配管と、
前記配管内に配置された部品であり、前記部品は、前記第１の管路及び前記第２の管路と流体連通する経路を有し、前記経路は、第１の部分、第２の部分及び少なくとも１つの折り返し部分を有し、前記第１の部分は、前記第１の管路と流体連通し、前記第２の部分は、前記第２の管路と流体連通し、前記少なくとも１つの折り返し部分は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置される、部品とを有し、
前記配管は、少なくとも１つのフランジを有し、前記部品は、前記少なくとも１つのフランジに取り付けられる。

本開示によれば、処理容器に接続された配管を通過するラジカルを失活させ、配管に接続された計測器等に不要な堆積物が付着することを防止することができる。

本開示の実施形態に係るプラズマ処理装置におけるラジカル失活部品の設置可能箇所の例を示した図である。 キャパシタンスマノメータ内に設けられている圧力検出部の一例を示した図である。 第１の実施形態に係るラジカル失活部品の一例を示した断面図である。 第２の実施形態に係るラジカル失活部品の一例を示した断面図である。 第３の実施形態に係るラジカル失活部品の一例を示した断面図である。 本実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。 本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を説明するためのフローチャートである。 従来の螺旋状のトラップを用いた場合の圧力測定の時間遅れの実測値である。 本実施形態に係るラジカル失活部品の圧力測定の応答性と従来の螺旋状のトラップの圧力測定の応答性を比較したシミュレーション結果を示した図である。

以下、図面を参照して、本開示を実施するための形態の説明を行う。

［全体構成の概要］
図１は、本開示の実施形態に係るプラズマ処理装置において、本開示の実施形態に係るラジカル失活部品１４０を設置可能な箇所の例を示した図である。

図１において、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、処理容器１２と、配管１００、１０１と、アイソレーションバルブ１１０と、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１と、圧力判定スイッチ１３０と、ラジカル失活部品１４０とを備える。より詳細には、処理容器１２に配管１００及びアイソレーションバルブ１１０を介してキャパシタンスマノメータ１２０、１２１が接続されており、アイソレーションバルブ１１０の下流側、かつキャパシタンスマノメータ１２０、１２１の上流側の配管１００内にラジカル失活部品１４０が設けられている。同様に、圧力判定スイッチ１３０も、配管１０１を介して処理容器１２に接続されており、圧力判定スイッチ１３０の上流側の配管１０１内にラジカル失活部品１４０が設けられている。

処理容器１２は、半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）等の基板を内部に収容し、収容した基板に成膜処理等のプラズマ処理を行うための容器である。

キャパシタンスマノメータ１２０、１２１は、処理容器１２内のガス圧力を測定するための圧力測定器である。なお、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１は、高真空用と低真空用に測定範囲を分けて設けてもよく、図１においては、低真空用キャパシタンスマノメータ１２０と高真空用キャパシタンスマノメータ１２１が各々設けられた構成が例示されている。キャパシタンスマノメータ１２０、１２１は、配管１００及びアイソレーションバルブ１１０を介して処理容器１２に接続されており、アイソレーションバルブ１１０によりキャパシタンスマノメータ１２０、１２１と処理容器１２との接続状態と遮断状態とを切り替えられるように構成されている。ラジカル失活部品１４０は、配管１００、１０１を通過するラジカルを失活させ、ラジカルではない通常のガスに変換するための部品である。

ここで、処理容器１２内のガス圧力は、アイソレーションバルブ１１０を開にした状態で測定され、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１と処理容器１２とが連通された状態で測定されるので、処理容器１２内のガスは、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１に到達可能な状態となって測定される。

図２は、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１内に設けられている圧力検出部１２３の一例を示した図である。図２に示されるように、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１内に設けられた圧力検出部１２３は、ダイヤフラム１２４及びフレーム１２５を有する。ダイヤフラム１２４の処理容器１２と反対側の面には移動電極１２６が設けられ、フレーム１２５の移動電極１２６に対向する内壁面に固定電極１２７が設けられている。ダイヤフラム１２４の移動に応じて移動電極１２６と固定電極１２７との間のキャパシタンスが変化し、キャパシタンスの変化量に応じて処理容器１２内の圧力を測定する。よって、正確に圧力を測定すべく、圧力がゼロの場合のゼロ点調整は初期状態で当然に行われている。

しかしながら、処理容器１２内でプラズマを用いた成膜処理が行われる場合、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のダイヤフラム１２４に成膜処理で成膜される薄膜と同一の堆積物が付着する場合がある。そして、ダイヤフラム１２４に付着した堆積物の影響で、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１にゼロ点シフトが発生する場合がある。これは、処理容器１２内で成膜処理を行う場合、基板にシリコン含有ガス等のプリカーサと、酸化ガス等の反応アシストガスとが供給されて反応生成物（例えばシリコン酸化膜）が堆積するが、それらのガスが配管１００を経由してダイヤフラム１２４に到達し、ダイヤフラム１２４上に反応生成物が堆積してしまうからである。

上述の特許文献１でも説明したように、排気系に生成される堆積物を除去するトラップは存在するが、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１等の計測器の場合、圧力を測定する必要があるので、ガス自体はダイヤフラム１２４まで到達させる必要がある。即ち、排気系に設けるトラップは、ガスのコンダクタンスを低下させても大きな問題とならないが、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のような計測器の場合、ガスのコンダクタンスは低下させずに、ダイヤフラム１２４への堆積物の付着を防止し、ゼロ点シフトを防ぐ必要がある。

ここで、ダイヤフラム１２４への堆積物の付着は、反応アシストガスがラジカルの状態でダイヤフラム１２４に到達した場合には発生するが、反応アシストガスが失活した状態でダイヤフラム１２４に到達した場合には発生しないことを本発明者等は見出した。

そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置では、ラジカル失活部品１４０を配管１００、１０１内に設け、ガスのコンダクタンスを低下させること無く反応アシストガスのラジカルを失活させ、ダイヤフラム１２４への堆積物の付着を防止する。そして、これにより、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のゼロ点シフトを防止する。即ち、例えば、シリコン酸化膜の成膜が行われている場合、反応アシストガスである酸化ガスのラジカル、つまり酸素ラジカルを失活させ、ダイヤフラム１２４へのシリコン酸化膜の副生成物の付着を防止することになる。

図１において、配管１００内のアイソレーションバルブ１１０の下流側の位置１００Ｑにラジカル失活部品１４０が設けられている例が示されているが、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１の上流側の配管１００内であれば、いずれの箇所でも反応アシストガスのラジカルを失活させることは可能である。よって、ラジカル失活部品１４０は、用途に応じて種々の位置に設けることができる。しかしながら、配管部品同士を接続するフランジ継手内に設けると、設置及びメインテナンスが容易で好ましいので、そのようなフランジ継手が設けられる位置１００Ｐ～１００Ｓを図１において示している。例えば、アイソレーションバルブ１１０の両端は、フランジ継手を介して配管１００に接続されるので、ラジカル失活部品１４０は、アイソレーションバルブ１１０の両端の位置１００Ｐ、１００Ｑに設けることが可能である。同様に、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１もフランジ継手を介して配管１００に接続されるので、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１の上流側にもラジカル失活部品１４０を好適に設けることが可能である。なお、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１の上流側の位置１００Ｒ、１００Ｓにラジカル失活部品１４０を設ける場合には、各々のキャパシタンスマノメータ１２０、１２１を保護すべく、２つの位置１００Ｒ、１００Ｓにラジカル失活部品１４０をそれぞれ設けることが好ましい。

同様に、圧力判定スイッチ１３０の上流側のフランジ継手が設けられる位置１０１Ｐにも、ラジカル失活部品１４０を好適に設けることができる。ここで、圧力判定スイッチ１３０は、処理容器１２内が設定した圧力になったときにオンになり、接点信号を出力するスイッチである。例えば、圧力判定スイッチ１３０が大気／真空判定圧力スイッチとして用いられる場合には、処理容器１２内が真空状態であるか大気圧状態であるかを判定し、設定した所定の真空圧力になったときにオンになり、接点信号を出力する。また、例えば、圧力判定スイッチ１３０が低真空／高真空判定圧力スイッチとして用いられる場合には、低真空状態であるか又は高真空状態であるかを判定する所定の閾値が予め設定され、処理容器１２内の圧力が設定された閾値に達したときにオンとなり、接点信号を出力する。このように、圧力判定スイッチ１３０は、圧力測定のためにガスのコンダクタンスを低下させずに圧力判定スイッチ１３０の圧力検出部までガスを到達させることが必要であり、かつ、正確な圧力測定及び判定のため、圧力検出部への堆積物の付着を防止したい計測器である。

よって、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０を圧力判定スイッチ１３０の上流側の位置１０１Ｐのフランジ継手内に設けることが好ましい。ここで、詳細は後述するが、位置１００Ｐ～１００Ｓ、１０１Ｐのフランジ継手は、ＮＷフランジ等の規格化されたフランジ継手を用いることができ、規格化されたフランジ継手の内部に設けることが可能に構成されている。よって、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０は、汎用性高く使用することができ、同一配管１００、１０１経路内に複数個を多段に設けることも可能である。

［ラジカル失活部品］
次に、ラジカル失活部品１４０の具体的な構成について説明する。

図３は、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０の一例を示した断面図である。図３に示されるように、フランジ継手１０２、１０３同士の対向面の間にＯリング１５０が設けられ、配管部品１００ａ、１００ｂ同士が接続されて全体として配管１００を構成している。なお、図３において、配管部品１００ａが処理容器１２側に配置され、配管部品１００ｂがキャパシタンスマノメータ１２０、１２１側に配置されている。フランジ継手１０２、１０３同士は、例えば、ＩＳＯ規格等で規格化された標準的なフランジ継手１０２、１０３を用いることができ、図３においては、一例としてＮＷフランジが示されている。

フランジ継手１０２、１０３の中には、ラジカル失活部品１４０が設けられる。ラジカル失活部品１４０は、互いに対向する第１部品１４１と第２部品１４２とを有し、対向部分が屈曲経路１４３として構成されている。屈曲経路１４３は、入口１４４及び出口１４５を有し、入口１４４と出口１４５とを連通する屈曲した管路形状の経路として構成される。屈曲した形状を有することにより、ラジカルが平坦面に複数回衝突し、次第にラジカルが失活してゆく。即ち、入口１４４から屈曲経路１４３に入ったラジカルが、複数の平坦面に衝突するうちにラジカルのエネルギーが減少し、出口１４５に到達したときにはラジカルが失活して通常のガスとなるように構成されている。即ち、処理容器１２側から配管１００を通過するラジカルは、入口１４４から屈曲経路１４３内に導かれる。屈曲経路１４３内には、ラジカルが衝突可能な平坦面が設けられており、屈曲経路１４３内に導かれたラジカルは、平坦面に衝突するように導かれ、平坦面との衝突によりそのエネルギーが減少してゆく。そして、屈曲経路１４３の出口１４５に到達したときには、ラジカルは、屈曲経路１４３内の平坦面及びその他の壁面との衝突により失活し、出口１４５から配管１１０のキャパシタンスマノメータ１２０、１２１側に排出される。これにより、ラジカルが失活して変換された通常のガスがキャパシタンスマノメータ１２０、１２１に送られ、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のダイヤフラム１２４への堆積物の付着を防止することができる。

図３においては、ラジカルが平坦面に複数回衝突するように、ラビリンス構造を採用している。しかしながら、ラジカルと壁面との衝突を発生させる構成であれば、屈曲経路１４３は種々の構成としてもよく、必ずしもラビリンス構造でなくてもよい。また、ラジカルが衝突可能な壁面も、平坦面があれば、失活の度合いに応じて、種々の構成とすることができる。例えば、１つの平坦面との１回の衝突でラジカルが失活すれば、そのような１つだけ平坦面を有する構成としてもよい。ラジカルの失活のために複数回の衝突が必要な場合には、少なくともラジカルの失活に必要な衝突回数を発生させるような構造とする。例えば、ラビリンス構造であれば、折り返しの回数でラジカルと壁面との衝突回数を調整することができる。ここで、平坦面は、平坦な壁面を意味し、平坦な形状を有しても、メッシュ形状等の複数の穴を有する平面は含まない。また、螺旋形状等の壁面は曲面であるので平坦面には当然に含まれない。これらの形状は、ラジカルとの正面衝突を発生させるものではないからである。即ち、メッシュの場合にはラジカルは穴を通過し、螺旋形状の場合には、ラジカルは螺旋形状に沿ってガスの流れが導かれる割合が高いので、ラジカルを失活させる効果が小さいからである。一方、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０の屈曲経路１４３のように、ラジカルの進行方向を塞ぎ、ラジカルとの正面衝突を発生させる平坦面を含めば、ラジカルを効率良く失活させることができる。

図３の場合には、入口１４４から進入したラジカルが配管１００の長手方向に沿って進行し、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１側の壁面で少なくとも１回衝突し、長手方向に沿って処理容器１２側に戻るように進行する際に処理容器１２側の壁面で少なくとももう１回衝突し、出口１４５から失活した反応アシシストガスが排出される構成となっている。かかる屈曲経路１４３では、平坦面との最低の衝突回数は２回に設定されているが、長手方向に沿った経路内でも、周面形状を有する側壁に複数回衝突していると考えられ、ラジカルを効果的に失活させていると考えられる。

また、屈曲経路１４３のガス経路は、コンダクタンスを低下させない程度の広さを有し、ガスの流れ自体は妨げない寸法に構成される。

図３においては、配管１００の径方向の外周部に入口１４４を有し、配管１００の径方向の中心側に出口１４５を有し、ラジカルが外周側から中心側に向かう管路構造を有する屈曲経路１４３が示されている。しかしながら、屈曲経路１４３は、ラジカルを効果的に失活させることができる限り、種々の構成とすることができる。但し、図３の例においては、処理容器１２側の配管部品１００ａの方がキャパシタンスマノメータ１２０、１２１側の配管部品１００ｂよりも大きな直径を有していることから、屈曲経路１４３は、配管部品１００ａ、１００ｂの直径に適合する構成となっている。よって、屈曲経路１４３は、径方向の外周側から中心側に向かう管路構造を有して構成されてもよい。

ラジカル失活部品１４０は、第１部品１４１と第２部品１４２とからなるが、第１部品１４１及び第２部品１４２の外周部には係合部１４６、１４７が設けられ、フランジ継手１０２、１０３の内周部１０４、１０５と係合可能な構成となっている。これにより、フランジ継手１０２、１０３内にラジカル失活部品１４０を容易に設置することができ、設置及びメインテナンスを容易に行うことができる。

なお、図３において、第２部品１４２の係合部１４６と中心部とは離間して示されているが、図３の切断面以外の他の箇所で第２部品１４２の中心部と係合部１４６とは接続されており、係合及び支持には何ら問題の無い構成となっている。

図３においては、ラジカル失活部品１４０が第１部品１４１と第２部品１４２との２個の小部品で構成されている例が示されているが、第１部品１４１と第２部品１４２とが溶接等されて一体的に構成されていてもよい。しかしながら、分解及び設置を考慮すると、フランジ継手１０２、１０３と同様に分離可能な２部品で構成されている方が便利であるから、そのような構成としてもよい。この場合、図３で示されているように、第１部品１４１と第２部品１４２とが対向して屈曲経路１４３を形成する構成とすることが好ましい。

図４は、第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａの一例を示した断面図である。第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａは、屈曲経路１４３ａの折り返し経路が１つ増加し、それに伴い、折り返し経路を追加するために第１部品１４１ａに中央突出部１４８が設けられた点で第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０と異なっている。また、それに伴い、屈曲経路１４３ａ、その入口１４４ａ及び出口１４５ａの位置は、第１の実施形態に係る屈曲経路１４３、その入口１４４及び出口１４５と若干異なっている。しかしながら、折り返し経路が１個増加している点以外の基本的な構造は、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０と同様であり、フランジ継手１０２、１０３の内周部１０４、１０５との係合部１４６、１４７は、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０と同一である。

第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａによれば、屈曲経路１４３ａの折り返し経路を１つ増加させることにより、ラジカル失活の効果を高めることができる。よって、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ではラジカル失活効果が不足する場合には、好適に第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａを用いることができる。

図５は、第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ｂの一例を示した断面図である。第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ｂは、屈曲経路１４３ｂの折り返し経路が第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａよりも更に１つ増加している。屈曲経路１４３ｂの形状としては、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０の中心側に１往復分の折り返し経路を追加した形状となっており、配管１００の長手方向におけるラジカル衝突平坦面が１個追加されている。また、側面における衝突面も２個増加しているので、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０よりもラジカル失活効果は大幅に増加している。更に、第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａよりも１経路増加した分、ラジカル失活効果はやはり増加している。

第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ｂによれば、屈曲経路１４３ａの折り返し経路を更に増加させ、ラジカルが正面から衝突可能な面を更に増加させることにより、ラジカル失活の効果を一層高めることができる。よって、第１及び第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａでラジカル失活効果が不足する場合には、好適に第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ｂを用いることができる。

このように、第１乃至第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを挙げて説明したように、ラジカルを失活させる屈曲経路１４３、１４３ａ、１４３ｂは、屈曲経路を増減させることにより、失活の度合いを増減させることができるので、要求される失活度合いに応じて種々の構成とすることができる。

なお、第１乃至第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂにおいて、ガスのコンダクタンスに関しては、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０が最もよく、次いで第２の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａが良く、第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ｂが最も低くなる。第１乃至第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂは、いずれも圧力測定等の処理容器１２内の物理量の測定に影響が出ないようなコンダクタンスに設定してあるが、コンダクタンスが大きい方が計測時の応答性は高くなり、計測器における計測において、計測されるべき値に到達するまでの時間遅れは短くなる。つまり、コンダクタンスとラジカル失活効果はトレードオフの関係にあるので、応答性を重視したい場合には、ラジカル失活の効果が十分得られる範囲内で、なるべく屈曲経路１４３、１４３ａ、１４３ｂを短くする構成とすることが好ましい。このように、ラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂの屈曲経路１４３、１４３ａ、１４３ｂの具体的な構成は、要求される失活度合いとコンダクタンス（又は応答性）の双方を考慮して定めることができる。

また、第１乃至第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂは、規格化されたＮＷフランジ等のフランジ継手１０２、１０３に適用可能であるから、汎用性が高く、低コストで導入することが可能である。更に、規格化されたフランジ継手１０２、１０３同士の接続は容易であるため、フランジ継手１０２、１０３を容易に多段で設けることができ、複数個のラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを同一配管１００、１０１内に容易に多段で設けることが可能となる。

更に、ラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを２部品以上の部品で構成することにより、分解が容易となり、設置及びメインテナンスを容易に行うことができる。

なお、図３においては、フランジ継手１０２、１０３内に第１乃至第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを設ける構成を例示しているが、配管１００と一体的にラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを配管部品内に固定して設け、その配管部品を配管１００内にフランジ継手１０２、１０３を介して挿入設置するような構成としてもよい。

このように、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂは、堆積物の付着を防止しようとする計測器と処理容器１２との間の配管１００、１０１の内部に、用途に応じて種々の態様で設けることができる。

次に、本実施形態に係るラジカル失活部品を、エッチングと成膜を同一処理容器内で行うプラズマ処理装置に適用した例について説明する。

［プラズマ処理装置］
図６は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。

図６に示されるように、プラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器１２を備えている。処理容器１２の内壁面は、例えば陽極酸化処理されたアルミニウムにより形成されている。処理容器１２は接地されている。

処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば絶縁材料により形成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。

載置台ＰＤは、その上面においてウエハＷを保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥと静電チャックＥＳＣとを含む。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａと第２プレート１８ｂとを含む。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウム等の金属により略円盤形状に形成されている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａと電気的に接続されている。

第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。

第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象膜の材料に応じて選択される材料により形成されており、例えばシリコンや石英により形成されている。

第２プレート１８ｂの内部には、温調機構として機能する冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給され、冷媒流路２４に供給された冷媒は配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。即ち、冷媒流路２４には、冷媒が循環するように供給される。また、冷媒流路２４に供給される冷媒の温度を調整することにより、静電チャックＥＳＣにより保持されたウエハＷの温度が制御される。

プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。

プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向するように配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ａが形成されている。

上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、例えば載置台ＰＤの上面からの鉛直方向における距離Ｇが可変であるように構成される。上部電極３０は、電極板３４と電極支持体３６とを含む。電極板３４は処理空間Ａに面しており、電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。電極板３４は、例えばシリコンにより形成されている。なお、図６に示す電極板３４は平板であるが、外周部につれて上部電極３０と載置台ＰＤの上面との距離Ｇが短くなるテーパ形状を有してもよい。

電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウム等の導電性材料により形成されている。電極支持体３６は、水冷構造を有していてもよい。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａには、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４３を介して、プロセスガス供給源群４１が接続されている。これにより、処理空間Ａにプロセスガスを供給することができる。プロセスガス供給源群４１は、酸素含有ガスの供給源、窒素含有ガスの供給源等の反応ガスの供給源と、エッチングガスの供給源とを含む。酸素含有ガスは、例えば酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスである。窒素含有ガスは、例えば窒素（Ｎ_２）ガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガスである。エッチングガスは、例えばＣ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス等のフルオロカーボンガスである。

また、ガス供給管３８には、パージガス供給源が接続されている。これにより、処理空間Ａにパージガスを供給することができる。パージガスは、希ガスやＮ_２ガス等の不活性ガスである。希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、Ｈｅガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスである。

バルブ群４２は複数のバルブを含み、流量制御器群４３はマスフローコントローラ等の複数の流量制御器を含む。プロセスガス供給源群４１の複数のガス供給源は、それぞれバルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４３の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。

ガス吐出孔３４ａ、ガス拡散室３６ａ、ガス通流孔３６ｂ、ガス導入口３６ｃ、ガス供給管３８、プロセスガス供給源群４１、バルブ群４２、流量制御器群４３及びパージガス供給源は、第１のガス供給部４０を構成する。

プラズマ処理装置１０には、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、エッチングにより生じる副生成物が処理容器１２に付着することを防止するものであり、例えばアルミニウムにＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより形成されている。

処理容器１２の側面には、配管１００が設けられ、アイソレーションバルブ１１０及びフランジ継手１０２、１０３を介してキャパシタンスマノメータ１２０、１２１が設けられる。キャパシタンスマノメータ１２０、１２１は、低真空用キャパシタンスマノメータ１２０と、高真空用キャパシタンスマノメータ１２１とを含む。配管１００は、ガス導入口１６０を介して処理容器１２内に接続され、更にアダプタ１６１を介してデポシールド４６の内部の処理空間Ａと連通し、処理空間Ａにおけるガス圧力を測定可能に構成されている。

アイソレーションバルブ１１０の下流側には、フランジ継手１０２、１０３が設けられ、フランジ継手１０２、１０３内にラジカル失活部品１４０が設けられる。これにより、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１で処理容器１２内の圧力を測定する際、ラジカル失活部品で反応アシストガス、つまり上述の酸素含有ガス、窒素含有ガスのラジカルを失活させ、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１内の１１２４（図２参照）への堆積物の付着を抑制することができる。

なお、ラジカル失活部品１４０は、第２又は第３の実施形態に係るラジカル失活部品１４０ａ、１４０ｂであってもよいし、他の態様のラジカル失活部品であってもよいが、ここでは、説明の容易のため、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０を用いた例について説明する。

載置台ＰＤの周囲には、処理容器１２内を均一に排気するため、多数の排気孔を有するバッフル板４８が設けられている。バッフル板４８は、例えばアルミニウムにＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより形成されており、プラズマ化したガスを遮蔽する機能を有する。バッフル板４８の下方には、載置台ＰＤを囲むように排気空間Ｂが形成されている。即ち、排気空間Ｂは、バッフル板４８を介して処理空間Ａと連通している。なお、バッフル板４８は、載置台ＰＤの周囲において、鉛直方向に移動可能であってもよい。

処理空間Ａは、排気空間Ｂから排気管５２を介してターボ分子ポンプ等の真空ポンプを含む排気装置５０と接続されている。そして、排気装置５０により、処理容器１２内の処理空間Ａのガスが排気空間Ｂへ排出され、排気管５２を介して排気される。これにより、処理容器１２内の処理空間Ａを所定の真空度まで減圧することができる。また、バッフル板４８が設けられている部分におけるコンダクタンスが低いため、排気空間Ｂは、処理空間Ａの圧力よりも所定の割合小さい圧力を有している。所定の割合は、バッフル板４８に設けられている多数の排気孔の数、大きさ等によって変化するものであり、例えば３０％以上とすることができる。

排気管５２には、排気空間Ｂに成膜原料（プリカーサ）ガスを導くガス導入口５２ａが形成されている。ガス導入口５２ａには、ガス供給管８２が接続されている。

ガス供給管８２には、図示しないバルブ、流量制御器等を介して、プリカーサガス供給源及びパージガス供給源が接続されている。これにより、ガス供給管８２から排気空間Ｂにプリカーサガス及び／又はパージガスを供給することができる。プリカーサガスは、例えばシリコン含有ガスを用いてもよい。シリコン含有ガスは、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）、ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）、ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）、ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）、ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）、ＢＥＭＡＳ（ビスエチルメチルアミノシラン）等のアミノシラン系ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）等のシリコンアルコキシド系ガス、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４等のハロゲン化シリコンガスである。パージガスは、希ガスやＮ_２ガスである。希ガスは、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスである。

ガス導入口５２ａ、ガス供給管８２、プリカーサガス供給源及びパージガス供給源は、第２のガス供給部８０を構成する。

また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられている。搬入出口１２ｇは、ゲートバルブ５４により開閉可能となっている。

また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７～１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されてもよい。

第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば１３ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。

また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ａに存在する正のイオンを電極板３４に引き込むための電圧を上部電極３０に印加する。電源７０は、例えば負の直流電圧を発生する直流電源である。なお、電源７０は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源７０から上部電極に印加される電圧は、例えば１５０Ｖ以上の電圧である。電源７０から上部電極３０に電圧が印加されると、処理空間Ａに存在する正のイオンが電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。放出されたシリコンは、処理空間Ａに存在するフッ素の活性種と結合し、フッ素の活性種の量を低減させる。

また、プラズマ処理装置１０は、制御部９０を備えている。制御部９０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部９０では、入力装置を用いて、オペレータ等がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部９０では、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部９０の記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１０の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納されている。

ところで、アミノシラン系ガスが供給可能なプラズマ処理装置は、アミノシラン系ガスの供給配管と、他のプロセスガス（例えば酸素ガス）の供給配管とを分離させる構造、所謂、ポストミックス構造を有する。これは、アミノシラン系ガスの反応性が高いため、同一の配管を用いてアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとを供給すると、配管内に吸着するアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとが反応し、反応生成物が堆積してしまうためである。配管内に堆積した反応生成物は、パーティクルの原因となる。また、配管内に堆積した反応生成物はクリーニングにより除去することが困難である。さらに、配管の位置がプラズマ領域に近い場合には、異常放電の原因となり得る。

しかし、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置であっても、アミノシラン系ガスを供給し、他のプロセスガスを供給していない場合、アミノシラン系ガスが他のプロセスガスの供給配管に侵入する虞がある。そこで、他のプロセスガスの供給配管内へのアミノシラン系ガスの侵入を防止するため、他のプロセスガスを供給しないときに、他のプロセスガスの供給配管にパージガスとして不活性ガスを流している。

また、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置であっても、アミノシラン系ガスを供給することなく、他のプロセスガスを供給している場合には、アミノシラン系ガスの供給配管に他のプロセスガスが侵入する虞がある。そこで、アミノシラン系ガスの供給配管内への他のプロセスガスの侵入を防止するため、アミノシラン系ガスを供給しないときに、アミノシラン系ガスの供給配管にパージガスとして不活性ガスを流している。

しかしながら、ＡＬＤ法による成膜プロセスと、エッチングプロセスとを同一のプラズマ処理装置を用いて行う場合、エッチングプロセスにおいて、アミノシラン系ガスを供給する配管から供給されるパージガスが添加ガスとして作用する場合がある。エッチングプロセスにおいてパージガスが添加ガスとして作用すると、マスク選択比が低下したり、ＬＥＲ（Line Edge Roughness）が増大したりするため、良好なエッチング形状が得られない場合がある。

本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置では、プラズマ化されたプロセスガスが供給される処理空間Ａとバッフル板４８を介して連通する排気空間Ｂにプリカーサガスを供給可能な第２のガス供給部８０が設けられている。これにより、処理空間Ａに供給されるプラズマ化されたプロセスガスは、バッフル板４８によって遮蔽されるため、排気空間Ｂへほとんど供給されず、第２のガス供給部８０のガス供給管８２にはほとんど到達しない。このため、ガス供給管８２内において、プリカーサガスとプラズマ化されたプロセスガスとが反応して、反応生成物が生成されることを抑制することができる。

また、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置では、排気空間Ｂに第２のガス供給部８０が設けられているため、第２のガス供給部８０からプリカーサガスを供給しないときにパージガスを供給しても、処理空間Ａにはほとんど到達しない。このため、エッチングプロセスにおいて、パージガスが添加ガスとして作用することがないため、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。

［プラズマ処理方法］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法について説明する。本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法は、成膜工程と、エッチング工程とを有する。成膜工程は、吸着工程と反応工程とを含む。吸着工程は、排気空間Ｂにプリカーサガスを供給し、処理空間Ａに不活性ガスを供給することにより、ウエハＷの表面にプリカーサガスを吸着させる工程である。反応工程は、処理空間Ａにプリカーサガスと反応する反応ガスを供給することにより、プリカーサガスと反応ガスとの反応生成物を生成する工程である。エッチング工程は、処理空間Ａにエッチングガスを供給することにより、エッチングを行う工程である。また、それぞれの工程を切り替える際、処理空間Ａにパージガスを供給することにより、処理空間Ａに残存するプリカーサガス、反応ガス及びエッチングガスをパージガスで置換するパージ工程を行ってもよい。

以下では、前述のプラズマ処理装置１０を用いて、ＡＬＤ法によるシリコン酸化膜の成膜と、プラズマエッチングとを行う場合を例に挙げて説明する。具体的には、まず、エッチング対象膜及びレジストパターンが形成されたウエハＷを用意する。次いで、レジストパターンの表面を覆うようにＡＬＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する。次いで、プラズマエッチングによりエッチング対象膜をエッチングすることで、所望の微細パターンを形成する。なお、以下のプラズマ処理方法は、制御部９０によりプラズマ処理装置１０の各部の動作が制御されることにより実行される。

図７は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を説明するためのフローチャートである。図７に示されるように、本実施形態におけるプラズマ処理方法は、ＡＬＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する成膜工程Ｓ５０と、プラズマエッチングを行うエッチング工程Ｓ６０とを有する。

このようなプラズマ処理方法を実施する間、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１を用いて処理容器１２内の圧力を継続的に、又は所定のタイミングに測定する。これにより、適切な圧力条件の下でプラズマ処理を行うことができる。

成膜工程Ｓ５０は、吸着工程Ｓ５１と、反応工程Ｓ５２と、判定工程Ｓ５３とを含む。

吸着工程Ｓ５１は、アミノシランガスを供給することにより、レジストパターンの上にアミノシランガスを吸着させる工程である。吸着工程Ｓ５１では、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにアミノシランガスを供給し、第１のガス供給部から処理空間Ａに不活性ガスを供給する。

この時、アダプタ１６１、配管１００、アイソレーションバルブ１１０、フランジ継手１０２、１０３及びラジカル失活部品１４０を介してアミノシランガスがキャパシタンスマノメータ１２０、１２１まで到達し、処理容器１２内の圧力が測定される。アミノシランガスは、ダイヤフラム１２４（図２参照）にも吸着するが、単独では堆積物を形成しない。即ち、反応ガスのラジカルと反応しない限り、反応生成物を生成しない。

反応工程Ｓ５２は、プラズマ化した酸素ガスを供給することにより、レジストパターンの上に吸着したアミノシランガスとプラズマ化した酸素ガスとを反応させて、シリコン酸化膜を堆積させる工程である。反応工程Ｓ５２では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに酸素ガスを供給し、第２のガス供給部から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、供給された酸素ガスをプラズマ化させる。このとき、処理空間Ａと排気空間Ｂとの間にプラズマ化した酸素ガスを遮蔽するバッフル板４８が設けられている。これにより、処理空間Ａに供給されるプラズマ化した酸素ガスは、バッフル板４８によって遮蔽されるため、排気空間Ｂへほとんど供給されず、第２のガス供給部８０のガス供給管８２にはほとんど到達しない。このため、ガス供給管８２内において、プリカーサガスとプラズマ化した酸素ガスとが反応して、反応生成物が生成されることを抑制することができる。また、プラズマからのイオンの引き込みは不要であるため、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力は下部電極ＬＥへ印加しないことが望ましい。

ここで、プラズマ化した酸素ガス、つまり酸素ラジカルがアダプタ１６１、配管１００、アイソレーションバルブ１１０を介してフランジ継手１０２、１０３内のラジカル失活部品１４０に到達する。酸素ラジカルは、図３に示した入口１４４から屈曲経路１４３を値通過し、屈曲経路１４３内の内壁に衝突するうちにエネルギーを減衰させ、出口１４５に到達するまでに失活し、酸素ガスとなる。よって、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のダイヤフラム１２４には酸素ガスが吸着するが、ダイヤフラム１２４の表面上に既に吸着したアミノシランガスとは反応せず、反応生成物を生成しない。よって、堆積物は生成されず、ダイヤフラム１２４に堆積物は付着しない。このため、キャパシタンスマノメータ１２０、１２１のゼロ点シフトは発生せず、良好な状態で処理容器１２内の圧力を計測できる。

判定工程Ｓ５３は、成膜を開始してから所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過したか否かを判定する工程である。判定工程Ｓ５３において、所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過したと判定された場合、成膜工程Ｓ５０を終了し、エッチング工程Ｓ６０が行われる。判定工程Ｓ５３において、所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過していないと判定された場合、吸着工程Ｓ５１へ戻り、吸着工程Ｓ５１及び反応工程Ｓ５２が行われる。なお、繰り返し回数は、成膜する膜の膜厚等に応じて予め定められる。

このように、成膜工程Ｓ５０では、予め定められた所定の繰り返し回数が経過するまで、吸着工程Ｓ５１と反応工程Ｓ５２とが繰り返し行われることにより、所望の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。

エッチング工程Ｓ６０は、第１のエッチング工程Ｓ６１と、第２のエッチング工程Ｓ６２とを含む。

第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のエッチングガスを供給することにより、レジストパターンの側壁にシリコン酸化膜を残存させ、レジストパターンの上面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程である。第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに第１のエッチングガスを供給し、第２のガス供給部から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。第１のエッチングガスとしては、レジストパターンよりシリコン酸化膜がエッチングされやすいエッチングガスを用いることができ、例えばＣＦ_４やＣ_４Ｆ_８などのフロロカーボンガス、ＣＨＦ_３やＣＨ_２Ｆ_２などのハイドロフロロカーボンが挙げられる。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力を下部電極ＬＥに印加する。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜は、第２のエッチング工程Ｓ６２において、レジストパターンの幅が狭くなることを防止する役割を果たす。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜によって、レジストパターンの側壁に原子やプラズマイオンが衝突することを防止できるからである。

第２のエッチング工程Ｓ６２では、第２のエッチングガスを供給することにより、レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング対象膜をエッチングすることにより、エッチング対象膜のパターンを形成する工程である。第２のエッチング工程Ｓ６２では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに第２のエッチングガスを供給し、第２のガス供給部から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。第２のエッチングガスとしては、シリコン酸化膜よりレジストパターンがエッチングされやすいエッチングガスを用いることができ、例えばＯ_２やＨ_２／Ｎ_２が挙げられる。これにより、エッチング対象膜をエッチングする際、シリコン酸化膜のエッチング速度が低くなるのに対し、レジストパターンのエッチング速度が高くなるので、レジストパターンに損傷が生じる。レジストパターンに損傷が生じると、レジスト材料とエッチングガスとが反応して有機物質のポリマーを生成する。例えば、このようなポリマーは炭素とフッ素とを含む物質であり得る。ポリマーが生成されると、レジストパターンの上部にポリマー膜が形成される。ポリマー膜は、その下部のレジストパターンにこれ以上損傷が生じることを防止する。

第１及び第２のエッチング工程Ｓ６１、Ｓ６２においては、堆積物がキャパシタンスマノメータ１２０、１２１のダイヤフラム１２４に付着するおそれは無いので、何ら問題なく処理容器１２内の圧力を計測することができる。

このように、本実施形態に係るプラズマ装置によれば、エッチング処理と成膜処理を同一処理容器内で行うプロセスにおいても、適切に圧力測定を行い、適切な圧力条件下でプラズマ処理を実施することができる。

なお、本実施形態においては、エッチング処理と成膜処理を組み合わせて実施するプラズマ処理装置にラジカル失活部品１４０を用いる例を挙げて説明したが、成膜処理を行うプラズマ処理装置にも好適に適用可能であることは言うまでも無い。また、成膜処理も、ＡＬＤ成膜に限らず、ＣＶＤ等のプラズマを用いる種々の成膜処理に適用可能である。

［実施例］
次に、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０を用いた場合と通常のトラップを用いた場合のコンダクタンスの測定結果について説明する。

上述のように、例えば特許文献１に記載された発明のように、排気系において副生成物をトラップするトラップは従来から存在し、これをキャパシタンスマノメータ１２０、１２１の上流側に配置することにより、ダイヤフラム１２４への堆積物の付着自体は防ぐことができる。

しかし、このようなトラップを用いた場合には、ガスのコンダクタンスが低下し、圧力測定において十分な応答性が得られないことから、本発明者等は本実施形態に係るラジカル失活部品１４０、１４０ａ、１４０ｂを創作するに至った。

本実施例では、特許文献１に記載されている螺旋状のトラップと本実施形態に係るラジカル失活部品１４０との圧力測定の応答性について比較を行った。

図８は、従来の螺旋状のトラップを用いた場合の圧力測定の時間遅れの実測値である。図８において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸は圧力（ｍＴｏｒｒ）を示す。図８に示されるように、圧力が３５ｍＴｏｒｒの場合に、従来の螺旋状の流路形状を有するトラップを用いた場合、トラップを設けない場合に比較して、約８５ｍｓｅｃの圧力測定の時間遅れを生じた。つまり、実際の圧力は３５ｍＴｏｒｒであり、この値に計測値が到達するのに約８５ｍｓｅｃの時間遅れが発生した。これは、従来トラップの使用により、コンダクタンスが低下し、ガスの流れがトラップで妨げられるためと考えられる。

図９は、図８の実測値に近似するように従来の螺旋状のトラップのシミュレーション条件を設定したときに、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０の圧力測定の応答性がどのようになるかを比較したシミュレーション実験結果を示した図である。なお、ラジカル失活部品１４０は、第１の実施形態に係るラジカル失活部品１４０を用いた。

図９において、特性Ａはトラップを設けない場合の実測値に近似した計算圧力値、特性Ｂは従来の螺旋形状のトラップを設けた場合の計測圧力値の計算値、特性Ｃは本実施形態に係るラジカル失活部品１４０を設けた場合の計測圧力の計算値を示す。

図９に示されるように、圧力値３５ｍＴｏｒｒの場合に、特性Ｂの従来の螺旋形状のトラップではトラップ無しの特性Ａに対して約８８ｍｓｅｃの時間遅れが発生したのに対し、特性Ｃの本実施例に係るラジカル失活部品１４０では、約１５ｍｓｅｃの時間遅れしか発生せず、応答性を大幅に向上させることができた。このように、本実施例の結果から、本実施形態に係るラジカル失活部品１４０は、コンダクタンスを低下させずにダイヤフラム１２４への堆積物の付着を防止することができ、圧力測定の応答性を大幅に向上させることができることが示された。

このように、本実施形態に係るラジカル失活部品及びプラズマ処理装置、並びにラジカル失活方法によれば、ガスのコンダクタンスを低下させずに反応アシストガスのラジカルを効果的に失活させ、計測器の部品への堆積物の付着による計測不良を抑制することができる。なお、本実施形態では、キャパシタンスマノメータ、圧力判定スイッチが保護対象である例を挙げて説明したが、ラジカルの失活が必要な総ての計測器、機器等に適用することが可能であり、プラズマ処理を行う種々の装置及び機器に適用することができる。

以上、本開示の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本開示は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本開示の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
４０ 第１のガス供給部
４８ バッフル板
５０ 排気装置
６２ 第１の高周波電源
６４ 第２の高周波電源
８０ 第２のガス供給部
９０ 制御部
１００、１０１ 配管
１００ａ、１００ｂ 配管部品
１０２、１０３ フランジ継手
１１０ アイソレーションバルブ
１２０、１２１ キャパシタンスマノメータ
１３０ 圧力判定スイッチ
１４０、１４０ａ、１４０ｂ ラジカル失活部品
１４３、１４３ａ、１４３ｂ 屈曲経路
１４４、１４４ａ、１４４ｂ 入口
１４５、１４５ａ、１４５ｂ 出口
１４６、１４７ 係合部
１５０ Ｏリング
ＰＤ 載置台
Ａ 処理空間
Ｂ 排気空間
Ｗ ウエハ

Claims (21)

1. プラズマ処理容器と、
   少なくとも１つの計測器と、
   前記プラズマ処理容器と前記少なくとも１つの計測器との間に配置された配管であり、前記配管は、第１の管路及び第２の管路を有し、前記第１の管路は、前記プラズマ処理容器と流体連通し、前記第２の管路は、前記少なくとも１つの計測器と流体連通する、配管と、
   前記配管内に配置された部品であり、前記部品は、前記第１の管路及び前記第２の管路と流体連通する経路を有し、前記経路は、第１の部分、第２の部分及び少なくとも１つの折り返し部分を有し、前記第１の部分は、前記第１の管路と流体連通し、前記第２の部分は、前記第２の管路と流体連通し、前記少なくとも１つの折り返し部分は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置される、部品とを有し、
   前記配管は、少なくとも１つのフランジを有し、前記部品は、前記少なくとも１つのフランジに取り付けられる、プラズマ処理装置。
2. 前記少なくとも１つの折り返し部分は、複数の折り返し部分を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記部品は、第１の部材と第２の部材とを有し、前記第１の部材と前記第２の部材との間のギャップが前記経路に対応する、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記少なくとも１つの計測器は、前記プラズマ処理容器内の圧力を測定するように構成された圧力測定器を有する、請求項１～３のうちいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記圧力測定器は、ダイヤフラムを含むキャパシタンスマノメータを有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 配管内に設けられ、前記配管内を通過するラジカルを失活させるラジカル失活部品であって、
   前記ラジカルが衝突可能な平坦面を含む経路を有し、前記ラジカルを前記経路内で失活させ、
   配管部材同士を接続するフランジ継手内に設置可能であり、前記フランジ継手の内周部と係合する係合部を外周部に有するラジカル失活部品。
7. 前記経路は、屈曲した管路形状を有する屈曲経路を含む請求項６に記載のラジカル失活部品。
8. 前記屈曲経路は、ラビリンス構造を有する請求項７に記載のラジカル失活部品。
9. 前記経路は、前記ラジカルを外周側から中心側に向かわせる経路として構成されている請求項６～８のいずれか一項に記載のラジカル失活部品。
10. 前記フランジ継手は規格化されたものである請求項６～９のいずれか一項に記載のラジカル失活部品。
11. ２以上の小部品を含む請求項１０に記載のラジカル失活部品。
12. 前記２以上の小部品は、対向して設置されて前記経路を形成する請求項１１に記載のラジカル失活部品。
13. 処理容器と、
    前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
    前記ガス供給部から供給された前記ガスをラジカル化するプラズマ発生部と、
    前記処理容器に配管を介して接続され、前記処理容器内の物理的数値を測定可能な測定計と、
    前記配管内に設けられ、前記配管内を通過するラジカルが衝突可能な平坦面を含む経路を有し、前記ラジカルを前記経路内で失活させるラジカル失活部品と、を有し、
    前記ラジカル失活部品は、配管部材同士を接続するフランジ継手内に設けられたプラズマ処理装置。
14. 前記測定計は、前記処理容器内のガス圧力を測定する圧力計である請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
15. 前記圧力計は、ダイヤフラムを有するキャパシタンスマノメータである請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
16. 前記ラジカル失活部品は、複数個多段に設けられた請求項１３～１５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
17. 前記配管には、前記配管内を連通又は遮断する開閉弁が更に設けられた請求項１３～１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
18. 前記ガス供給部は、プリカーサと、前記プリカーサと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスとを供給可能であり、
    前記プラズマ発生部は、前記反応ガスをラジカル化する請求項１３～１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
19. 前記処理容器内にエッチングガスを供給する第２のガス供給部を更に有し、
    前記プラズマ発生部は、前記エッチングガスをラジカル化する請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
20. 前記ラジカル失活部品の前記経路は、ラビリンス構造を有する請求項１３～１９のいずれか一項に記載されたプラズマ処理装置。
21. 前記フランジ継手は規格化されたものである請求項１３～２０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

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