JP6012995B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

後述する実施形態は、概ね、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

プラズマを利用したプラズマ処理は、半導体装置や液晶ディスプレイなどの電子デバイスの製造、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野におけるマイクロマシーンの製造、フォトマスクや精密光学部品などの製造など、幅広い技術分野において活用されている。プラズマ処理は、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。

この様なプラズマ処理を行うプラズマ処理装置には、被処理物を載置する載置部が設けられている。ここで、載置部の上面と被処理物との密着性を高めるために、載置部の上面形状は被処理物の載置側の形状に合わせて形成されている。例えば、平板状の被処理物の場合には、載置部の上面は平坦面とされている。また、被処理物の載置側が凹状となっている場合には、載置部の上面は凸状とされている（例えば、特許文献１、２を参照）。

ところが、単に載置部の上面を凸状にすると、静電容量の面内分布が不均一となって均一なプラズマを発生させることが困難となったり、被処理物の温度の面内分布が不均一となったりするおそれがある。

またさらに、戴置部の上面形状が一定のものとなっていると、被処理物の載置側の形状が異なるものとなった場合に、静電容量の面内分布が不均一となって均一なプラズマを発生させることが困難となったり、被処理物の温度の面内分布が不均一となったりするおそれがある。

特開２００９−９４１４７号公報 特許第４１１１６２５号公報

本発明が解決しようとする課題は、被処理物の載置側の形状による影響を抑制することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。

実施形態に係るプラズマ処理装置は、
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に入ることで前記被処理物を含む領域の静電容量の面内分布および前記被処理物の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御し、前記静電容量の面内分布および前記温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図る制御部を有する部材と、
前記処理容器の内部に設けられ、上面に前記部材を載置または固定する載置部と、
前記被処理物のプラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
を備えている。
そして、前記部材が前記載置部の上面に載置される場合には、
前記部材は、前記被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に前記制御部を入れた状態で前記被処理物と共に搬送される。

被処理物の載置側の形状による影響について例示をするための模式断面図である。 被処理物の載置側の形状が静電容量の面内分布に与える影響について例示をするためのグラフ図である。 被処理物１００の周縁領域の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域の温度上昇とを例示するためのグラフ図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置に設けられる部材２を例示するための模式断面図である。 制御部２ｂが設けられた部材２の効果を例示するためのグラフ図である。 他の実施形態に係る部材を例示するための模式断面図である。 載置部１０１の上面１０１ｂに制御部２ｂを設ける場合について例示するための模式断面図である。 制御部２ｂと、被処理物との間の寸法を変化させることで静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を制御する場合を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る部材を例示するための模式断面図である。 本実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る凹部の配置を例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
まず、被処理物の載置側の形状による影響について例示をする。
図１は、被処理物の載置側の形状による影響について例示をするための模式断面図である。
図１に示すように、載置部１０１には被処理物１００の周縁領域（凹部１００ａが設けられていない領域）を支持する凸部１０１ａが設けられ、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されるようになっている。そして、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されることで、凸部１０１ａに支持された部分において被処理物１００の載置側と載置部１０１の上面１０１ｂとの間に凸部１０１ａの高さ寸法Ｌ１だけ隙間が形成されるようになっている。

また、被処理物１００の載置側の中央部分には凹部１００ａが設けられている。そのため、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されることで、凹部１００ａが位置する部分において被処理物１００の載置側と載置部１０１の上面１０１ｂとの間に凹部１００ａの高さ寸法だけ長くなる寸法Ｌ２の隙間が形成されることになる。

ここで、被処理物１００の載置側の形状が被処理物１００の静電容量の面内分布に与える影響について例示をする。
図２は、被処理物の載置側の形状が静電容量の面内分布に与える影響について例示をするためのグラフ図である。
なお、図２（ａ）は減圧環境下における隙間の寸法と静電容量との関係を例示するためのグラフ図、図２（ｂ）は凹部１００ａが設けられた被処理物１００における静電容量の面内分布を例示するための模式グラフ図である。

図２（ａ）に示すように、被処理物１００の載置側と載置部１０１の上面１０１ｂとの間に設けられた隙間の寸法が長くなれば、静電容量が小さくなる。そのため、図２（ｂ）に示すように、上面１０１ｂとの間の寸法が短い周縁領域においては静電容量が大きくなる。一方、上面１０１ｂとの間の寸法が長い凹部１００ａが設けられた領域においては静電容量が小さくなる。
このことは、被処理物１００の周縁領域と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域とで静電容量が異なり、被処理物１００の静電容量の面内分布が不均一となることを意味する。

ここで、被処理物１００の静電容量の面内分布が不均一となると均一なプラズマを発生させることが困難となる場合がある。例えば、容量結合プラズマ（Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理においては、被処理物１００の静電容量の面内分布により大きな影響を受け、均一なプラズマを発生させることが困難となる場合がある。その結果、エッチングレートに面内分布が生じるなどして処理の均一性が損なわれるおそれがある。

以上は、被処理物１００の載置側の形状が被処理物１００の静電容量の面内分布に与える影響である。
次に、被処理物１００の載置側の形状が被処理物１００の温度の面内分布に与える影響について例示をする。
プラズマ処理においては、被処理物１００の加熱あるいは冷却が行われる場合がある。この様な加熱や冷却は載置部１０１に設けられた図示しない加熱装置や冷却装置により行われるが、被処理物１００との間に隙間が設けられていることやプラズマ処理が減圧環境下で行われることにより、熱伝導は主に輻射によるものとなる。そのため、被処理物１００の載置側と、載置部１０１の上面１０１ｂとの間の寸法が長くなれば、その分被処理物１００に流入する単位面積当たりの輻射エネルギーが減少するので、熱伝達が悪くなることになる。

図３は、被処理物１００の周縁領域の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域の温度上昇とを例示するためのグラフ図である。
なお、図３中のＡは被処理物１００の周縁領域の温度上昇を表し、Ｂは被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域の温度上昇を表している。
図３中のＡからわかるように、上面１０１ｂとの間の寸法が短い周縁領域においては温度が上昇するまでの時間が短く、到達温度も高くなる。
一方、図３中のＢからわかるように、凹部１００ａが設けられたことで上面１０１ｂとの間の寸法が長い部分においては温度が上昇するまでの時間が長く、到達温度も低くなる。
このことは、被処理物１００の周縁領域と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域とで温度が異なり被処理物１００の温度の面内分布が不均一となることを意味する。

次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置に設けられる部材２について例示する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置に設けられる部材２を例示するための模式断面図である。
図４（ａ）に示すように、部材２は、載置部１０１の上面１０１ｂに設けられている。部材２は、戴置部１０１の上面１０１ｂに着脱自在に固定されるものであってもよいし、戴置部１０１の上面１０１ｂに載置されるものであってもよい。
部材２には、被処理物１００の周縁領域を支持する凸部２ａが設けられ、凸部２ａの上面に被処理物１００が載置されるようになっている。そして、凸部２ａの上面に被処理物１００が載置されることで、凸部２ａに支持された部分において被処理物１００の載置側の面１００ｃと部材２の面２ｄとの間に凸部２ａの高さ寸法Ｌ１だけ隙間が形成されるようになっている。
凸部２ａは、後述する静電容量または熱伝導に関する制御をするための隙間（寸法Ｌ１）を形成する機能を有するほか、被処理物１００を支持して位置ずれを発生させないようにする機能をも有するようにすることができる。

なお、載置部１０１には、放電を発生させるための図示しない高周波発生部を接続したり、被処理物１００の加熱や冷却を行うための図示しない加熱装置や冷却装置を設けたりすることができる。また、戴置部の上面１０１ｂと部材２の面２ｃとは、平坦面となっており、一様に接触している。

また、部材２には、制御部２ｂが設けられている。
制御部２ｂは、被処理物１００を載置した際に凹部１００ａが位置する領域に対応して設けられ、被処理物１００を載置した際に凹部１００ａの内部に入り込むことができるようになっている。

ここで、均一なプラズマを発生させるためにはプラズマ処理が行われる被処理物１００の静電容量の面内分布が均一となるようにすることが好ましい。
そのため、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れることで、被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにしている。すなわち、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れることで、被処理物１００を含む領域（図４においては、平面視において被処理物１００の周端より内側であって、且つ、載置部１０１の上面１０１ｂと被処理物１００の載置側とは反対側の面１００ｂとの間の領域）の静電容量の面内分布が均一となるようにしている。

この場合、被処理物１００の誘電率と、隙間が形成される部分の空間の誘電率（例えば、真空の誘電率）と、部材２の誘電率と、を合成した合成誘電率の分布が、被処理物１００の周端より内側において均一となるようにすれば、静電容量の面内分布が均一となるようにすることができる。合成誘電率の分布が均一となるようにするには、部材２の誘電率と隙間の寸法Ｌ１（凸部２ａの高さ寸法）、Ｌ３、Ｌ４とを適宜設定すればよい。
また、被処理物１００の静電容量に関する条件と、制御部２ｂの静電容量に関する条件とが同程度となるようにすることが好ましい。

例えば、被処理物１００と同じ材料から部材２を形成し、被処理物１００の厚み寸法と部材２の厚み寸法との合計の寸法の面内分布が均一になるようにし、かつ、隙間の寸法Ｌ３と隙間の寸法Ｌ１とが同じになるようにすればよい。
この際、制御部２ｂの周端面と被処理物１００の凹部１００ａとの間の寸法Ｌ４がなるべく小さくなるようにすることが好ましい。例えば、制御部２ｂにより凹部１００ａが埋められるようにすることができる。

一方、プラズマ処理が行われる被処理物１００の温度の面内分布が均一となるようにするためには、載置部１０１の熱伝導に関する条件と、部材２の熱伝導に関する条件とが同程度となるようにすることが好ましい。
例えば、載置部１０１の熱伝導率と同じ熱伝導率を有する材料から部材２を形成することができる。この場合、載置部１０１と同じ材料から部材２を形成することができる。

また、前述した寸法Ｌ３が、寸法Ｌ１と同じとなるようにすることが好ましい。また、前述した寸法Ｌ４が、寸法Ｌ１と同じとなるようにすることが好ましい。すなわち、隙間の寸法が均一となるようにすることが好ましい。この場合、隙間の寸法が小さくなるようにすることが好ましく、例えば、１ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、部材２は、被処理物１００の誘電率と同じ誘電率、および載置部１０１の熱伝導率と同じ熱伝導率の少なくともいずれかを有するものとすることができる。

この様に、部材２に設けられた制御部２ｂが、被処理物１００の凹部１００ａの内部に入ることで、被処理物１００を含む領域の静電容量の面内分布、および被処理物１００の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御することができる。
この場合、制御部２ｂが設けられた部材２は、温度の面内分布および静電容量の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図るように制御するものとすることができる。
また、図４（ｂ）に示すように、凸部２ａを設けないで、平坦面とした面２ｄと被処理物１００の載置側の面１００ｃとが一様に接触するようにすることができる。この場合には、被処理物１００の材質や厚み寸法などに応じて、部材２の材質や厚み寸法、隙間の寸法Ｌ３などを適宜選定することで、前述した被処理物１００を含む領域の静電容量の面内分布、および被処理物１００の温度の面内分布の少なくともいずれかを均一化することができる。
また、図４（ｃ）に示すように、部材２と被処理物１００の周囲に部材１０２を配置することもできる。
このようにすれば、載置部１０１の上方において、被処理物１００を含む領域よりも広い領域の静電容量の面内分布、および温度の面内分布の少なくともいずれかを制御することができる。この場合、被処理物１００を含む領域よりも広い領域の静電容量の面内分布、および温度の面内分布の少なくともいずれかを均一化することができる。

図５は、制御部２ｂが設けられた部材２の効果を例示するためのグラフ図である。
なお、図５（ａ）は、凹部１００ａが設けられた被処理物１００における見かけ上の静電容量の面内分布（被処理物を含む領域の静電容量の面内分布）を例示するための模式グラフ図である。
また、図５（ｂ）は、被処理物１００の周縁領域の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域の温度上昇を例示するための模式グラフ図である。なお、図５（ｂ）中のＡ１は被処理物１００の周縁領域の温度上昇を表し、Ｂ１は被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域の温度上昇を表している。

制御部２ｂが設けられた部材２を用いるようにすれば、図５（ａ）に示すように、プラズマ処理が行われる被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにすることができる。そのため、均一なプラズマを発生させることができるので、均一な処理を行うことができる。

この際、被処理物１００の静電容量に関する条件と、部材２と隙間（部材２と被処理物１００との間の隙間）で構成される静電容量に関する条件とが同程度となるようにすれば、見かけ上の静電容量の面内分布がより均一となるので、均一なプラズマを発生させることがさらに容易となる。そのため、さらに均一な処理を行うことができる。
例えば、被処理物１００と同程度の誘電率を有する材料から部材２を形成し、かつ、前述した寸法Ｌ１と寸法Ｌ３とが同じとなるようにすればよい。また、被処理物１００の誘電率と、前述した隙間が形成される部分の空間の誘電率（例えば、真空の誘電率）と、部材２の誘電率と、を合成した合成誘電率が、被処理物１００の周縁領域と凹部１００ａが設けられた領域とで同じとなるようにすればよい。

例えば、被処理物１００と制御部２ｂとの間の寸法は、被処理物１００の載置側に設けられた凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れた状態で、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられていない領域と、における静電容量が同じとなるように設定することができる。

また、制御部２ｂが設けられた部材２を用いるようにすれば、被処理物１００の周縁領域と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域とにおいて輻射による熱伝導を同程度とすることができる。そのため、図５（ｂ）に示すように、温度が上昇するまでの時間と到達温度とが同程度となるようにすることができる。この際、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域は、被処理物１００の周縁領域よりも厚みが薄いため、やや速く加熱され、かつ、温度もやや高くなる。この場合、部材２の材質と被処理物１００の材質とを同じにし、かつ、隙間の寸法Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４を同じにすることで、温度が上昇するまでにかかる時間の差や、到達温度の差をさらに小さくすることができる。
また、熱伝導が主に輻射により行われることを考慮すれば、隙間の寸法がなるべく小さくなるようにすることが好ましい。例えば、隙間の寸法が１ｍｍ以下となるようにすれば、温度が上昇するまでにかかる時間の差や、到達温度の差をさらに小さくすることができる。

図６は、他の実施形態に係る部材を例示するための模式断面図である。
図４に例示をした被処理物１００は載置側に凹部１００ａが設けられた場合であるが、図６（ａ）〜（ｃ）に例示をする被処理物１１０は載置側に凹部１１０ａが設けられるとともに載置側の反対側に凸部１１０ｂが設けられている。
この様に凹部１１０ａの他に凸部１１０ｂが設けられていても被処理物１１０の熱伝導に関する条件は余り変わらないので、到達温度に対する影響は小さい。そのため、凸部１１０ｂが設けられていても温度の面内分布の均一化に対する影響は小さいので、前述した部材２を用いるようにしてもよい。ただし、後述する凹部、突部、調整部材などを部材に設けてさらに温度の面内分布の均一化を図ったり、温度の面内分布の制御を行ったりすることもできる。

この場合、凸部１１０ｂが設けられていると静電容量の面内分布に対する影響が無視できなくなる場合がある。
そのため、図６（ａ）に示すように、凸部１１０ｂに対応する位置に凹部１２ａが設けられた制御部２ｂとすることでプラズマ処理が行われる被処理物１１０の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにすることができる。すなわち、凸部１１０ｂが設けられることで部分的に増加した静電容量を減少させるために凹部１２ａを設けるようにすることができる。この場合、部材１２は部材２に凹部１２ａを設けたものとすることができる。

また、凸部１１０ｂが設けられることで、発生するプラズマの均一性が影響を受ける場合がある。例えば、プラズマ処理のプロセス条件などによっては、凸部１１０ｂの周囲に設けられた厚みが薄くなった領域１１０ｃにおけるエッチングレートが高くなったり、これとは逆に領域１１０ｃにおけるエッチングレートが低くなったりする場合がある。

凸部１１０ｂの周辺の領域１１０ｃにエッチングレートが高くなる部分がある場合には、この部分の静電容量を減少させることで、エッチングレートの面内分布の均一化を図ることができる。
例えば、図６（ｂ）に示すように、領域１１０ｃにおけるエッチングレートが高くなる部分に対応する位置に凹部１３ａが設けられた制御部２ｂを有する部材１３とすることで、エッチングレートの面内分布の均一化を図るようにすることができる。

また、領域１１０ｃにエッチングレートが低くなる部分がある場合には、この部分の静電容量を増加させることで、エッチングレートの面内分布の均一化を図ることができる。 この様な場合には、例えば、領域１１０ｃにおけるエッチングレートが低くなる部分に対応する位置に図示しない凸部が設けられた制御部２ｂを有する部材とすればよい。

また、プラズマ処理のプロセス条件などによっては、凸部１１０ｂの周辺の領域１１０ｃにおけるエッチングレートが変化する場合がある。この様な場合には、領域１１０ｃにおけるエッチングレートが変化する部分に対応する位置の静電容量を変化させればよい。 例えば、図６（ｃ）に示すように、領域１１０ｃにおけるエッチングレートが変化する部分に対応する位置に静電容量を変化させることができる調整部材１３ｂを設けるようにすればよい。

この場合、調整部材１３ｂの誘電率を変化させることで、静電容量を変化させるようにすることができる。
例えば、領域１１０ｃにエッチングレートが高い部分がある場合には、この部分における静電容量を低下させればよいので、誘電率の低い材料からなる調整部材１３ｂを設けるようにすればよい。また、これとは逆に、領域１１０ｃにエッチングレートが低い部分がある場合には、この部分における静電容量を上昇させればよいので、誘電率の高い材料からなる調整部材１３ｂを設けるようにすればよい。
この様に、静電容量を変化させるための調整部材１３ｂを設けてエッチングレートの変化に対応するようにすれば、プラズマ処理に対する適用性を向上させることができる。

なお、被処理物に凸部１１０ｂが設けられた場合を例示したが、凹部が設けられたり、材質の異なる部分が設けられたりした場合も同様とすることができる。
すなわち、前述した凹部、突部、調整部材などを部材に適宜設けて、温度の面内分布の均一化や静電容量の面内分布の均一化を図ったり、温度の面内分布の制御や静電容量の面内分布の制御を行ったりすることができる。
この場合、部材２、１２、１３は、載置部１０１の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する領域および被処理物の誘電率とは異なる誘電率を有する領域の少なくともいずれかを備えたものとすることができる。

制御部２ｂが設けられた部材２、１２、１３は、戴置部１０１の上面１０１ｂに着脱自在に固定されるものであってもよいし、戴置部１０１の上面１０１ｂに載置されるものであってもよい。
制御部２ｂが設けられた部材２、１２、１３が戴置部１０１の上面１０１ｂに載置されるものである場合には、プラズマ処理装置の外部において被処理物１００を部材２、１２、１３に載置し、これらをプラズマ処理装置の内部に搬入し、戴置部１０１の上面１０１ｂに載置すればよい。この様にすれば、被処理物１００が載置部１０１に載置される前に予め静電容量の面内分布や温度の面内分布が適正なものとなるように制御することができる。
また、制御部２ｂが設けられた部材２、１２、１３を用いるようにすれば、被処理物１００の形態が変化したり、プラズマ処理のプロセス条件が変化したりした場合には、制御部２ｂの形態を変化させたり、前述した凹部、突部、調整部材などを部材に適宜設けたりすればよいので、迅速かつ容易な対応を図ることができる。
この際、載置部１０１の上面１０１ｂの形態は変化させる必要がない。そのため、プラズマ処理装置の汎用性を高めることができる。また、既設のプラズマ処理装置に対しても容易に対応することができるようになる。

以上は、制御部２ｂが設けられた部材２を用いる場合である。
次に、載置部１０１の上面１０１ｂに制御部２ｂを設ける場合について例示する。
図７は、載置部１０１の上面１０１ｂに制御部２ｂを設ける場合について例示するための模式断面図である。
図７に示すように、凹部１００ａが設けられている被処理物１００の場合には、載置部１０１の上面１０１ｂに制御部２ｂを設けるようにする。

制御部２ｂは、被処理物１００を載置した際に凹部１００ａが位置する領域に対応して設けられ、被処理物１００を載置した際に凹部１００ａの内部に入り込むことができるようになっている。また、前述した凹部、突部、調整部材などを適宜設けるようにすることができる。なお、制御部２ｂは、載置部１０１の上面１０１ｂに着脱自在に固定されたものであってもよいし、載置部１０１と一体的に形成されたものであってもよい。
この様にすれば、制御部２ｂが設けられた部材２、１２、１３を戴置部１０１の上面１０１ｂに固定した場合と同様の作用、効果を享受することができる。
なお、被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにしたり、被処理物１００の温度の面内分布が均一となるようにしたりすることに関しては、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。

ここで、制御部２ｂと、被処理物１００との間の寸法を変化させることで被処理物１００の静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を制御することもできる。
例えば、制御部２ｂの上面と、被処理物１００との間の寸法を変化させることで、被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにしたり、被処理物１００の温度の面内分布が均一となるようにしたりすることができる。また、被処理物１００の静電容量の面内分布や温度の面内分布が所定のものとなるようにすることもできる。

図８は、制御部２ｂと、被処理物との間の寸法を変化させることで静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を制御する場合を例示するための模式断面図である。
なお、図８（ａ）は凹部が設けられていない平板状の被処理物１２０の場合、図８（ｂ）は凹部１００ａが設けられている被処理物１００の場合である。

図８（ａ）、（ｂ）に示すものの場合には、被処理物の周縁領域を支持する凸部２１ａが設けられた載置部２１と、載置部２１の中央部分を軸方向に移動する移動部２０と、移動部２０の被処理物側の端面に設けられた制御部２ｂとが設けられている。すなわち、制御部２ｂを被処理物１００の凹部１００ａの内部に向けて移動させる移動部２０を備えている。そして、移動部２０により制御部２ｂを移動させることで、凹部１００ａが設けられた領域における被処理物１００と制御部２ｂの上面との間の寸法を変化させることができるようになっている。なお、移動部２０に設けられる制御部２ｂに前述した凹部、突部、調整部材などを適宜設けるようにすることもできる。

平板状の被処理物１２０の場合には、制御部２ｂを設けて静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を必ずしも制御する必要はない。そのため、図８（ａ）に示すように、制御部２ｂの上面が載置部２１の上面２１ｂから突出しないように移動部２０により制御部２ｂの位置を制御するようにすることができる。

凹部１００ａが設けられている被処理物１００の場合には、図８（ｂ）に示すように、制御部２ｂが凹部１００ａの内部に挿入されるように移動部２０により制御部２ｂの位置を制御するようにすることができる。この場合、図８（ｂ）中の寸法Ｌ３を制御することで静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を制御することができる。例えば、図４に例示をしたものと同様に、寸法Ｌ３が寸法Ｌ１と同じとなるように移動部２０により制御部２ｂの位置を制御することができる。

図９は、他の実施形態に係る部材を例示するための模式断面図である。
図９に示すように、部材２２には、前述した部材２、調整部材１１が設けられている。 調整部材１１は、部材２と、載置部１０１の上面１０１ｂとの間に設けられている。この場合、調整部材１１は、載置部１０１の上面１０１ｂに固定されたものとすることもできるし、部材２と固定されたものとすることもできる。
調整部材１１は、静電容量の面内分布に関する条件や温度の面内分布に関する条件を調整するために設けられる。
例えば、調整部材１１は、前述した調整部材１３ｂと同様に、誘電率を変化させることで静電容量を変化させるものとすることもできるし、熱伝達を変化させることで温度の面内分布を変化させるものとすることもできる。

次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置について例示をする。
図１０は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。 図１０に例示をするプラズマ処理装置３０は、高周波電力によってプラズマを励起するプラズマ処理装置である。すなわち、高周波エネルギーにより励起、発生させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物１００の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。

図１０に示すように、プラズマ処理装置３０は、載置部１０１、プラズマ発生アンテナ３１、処理容器３２、高周波発生部３３ａ、３３ｂ、ガス供給部３７、減圧部３８などを備えている。また、高周波発生部３３ａ、３３ｂ、ガス供給部３７、減圧部３８などのプラズマ処理装置３０が備える各要素を制御する図示しない制御部、各要素を動作させる図示しない動作部などが設けられている。
プラズマ発生アンテナ３１は、プラズマＰを発生させる領域に高周波エネルギー（電磁エネルギー）を供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生アンテナ３１は、透過窓３４を介してプラズマＰを発生させる領域に高周波エネルギーを供給する働きをする。透過窓３４は平板状を呈し、高周波エネルギーに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。透過窓３４は、処理容器３２の上端に気密となるようにして設けられている。
本実施の形態においては、プラズマ発生アンテナ３１、高周波発生部３３ａ、３３ｂなどが被処理物１００のプラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部となる。

処理容器３２の側壁上部には、流量制御部材（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）３７ａを介してガス供給部３７が接続されている。そして、ガス供給部３７から流量制御部材３７ａを介して処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。

処理容器３２は、有底の略円筒形状を呈し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能とされている。また、その内部には、前述した載置部１０１が設けられている。
そして、載置部１０１の上面１０１ｂには、制御部２ｂを有する部材２が設けられている。なお、図７に例示をしたように、載置部１０１の上面１０１ｂに制御部２ｂが設けられたものとすることもできる。

この場合、部材２は、載置部１０１の上面１０１ｂに載置されたものであってもよいし、着脱自在に固定されたものであってもよい。部材２が載置部１０１の上面１０１ｂに載置される場合には、部材２は、被処理物１００の載置側に設けられた凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れた状態で被処理物１００と共に搬送されるものとすることができる。

処理容器３２の底面には、圧力制御部材（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）３８ａを介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧部３８が接続されている。減圧部３８は、処理容器３２の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部材３８ａは、処理容器３２の内圧を検出する図示しない圧力計の出力に基づいて、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるように制御する。

プラズマ処理を行う際には、処理容器３２内が減圧部３８により所定の圧力にまで減圧され、ガス供給部３７から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ_４など）が処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、高周波発生部３３ａから所定のパワーの高周波電力がプラズマ発生アンテナ３１に投入され、透過窓３４を介して電磁エネルギーが処理容器３２内に放射される。また、被処理物１００を戴置する戴置部１０１には高周波発生部３３ｂから所定のパワーの高周波電力が投入され、プラズマＰから被処理物１００に向かうイオンを加速させる電界が形成される。
このようにして処理容器３２内に放射された電磁エネルギーと戴置部１０１に投入された電磁エネルギーによりプラズマＰが発生し、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。そして、この生成されたプラズマ生成物により被処理物１００の表面がエッチング処理などされる。

本実施の形態によれば、前述した制御部２ｂを設けているので凹部１００ａを有する被処理物１００をプラズマ処理する場合であっても被処理物１００の静電容量の面内分布または温度の面内分布が均一となるようにすることができる。そのため、プラズマ処理に対する面内均一性を向上させることができる。また、図６に例示をした部材１２、部材１３、調整部材１３ｂなどを設けたり、図８に例示をした移動部２０を設けたり、図９に例示をした調整部材１１などを設けたりすることもできる。この場合、被処理物１００の静電容量の面内分布、または温度の面内分布が均一となるようにすることもできるし、被処理物の静電容量の面内分布または温度の面内分布が所定のものとなるようにすることもできる。被処理物１００の静電容量の面内分布または温度の面内分布が所定のものとなるようにすれば、例えば、特定の領域におけるプラズマ処理を促進させたり、特定の領域におけるプラズマ処理を抑制させたりすることができる。

なお、高周波エネルギーを用いたプラズマ処理装置３０を例示したがこれに限定されるわけではない。本発明の実施形態は、例えば、マイクロ波励起型のプラズマ処理装置などのリモートプラズマ処理装置など各種のプラズマ処理装置に広く適用させることができる。
また、プラズマ処理は、エッチング処理やアッシング処理に限定されるわけではなく、例えば、表面活性化、無薬剤殺菌、薄膜堆積、表面改質など各種のプラズマ処理に広く適用させることができる。
また、載置側に凹部１００ａが設けられた被処理物１００としては、周縁部にリブが設けられた半導体ウェーハ、フォトマスク、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野や光学分野における部品などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなくプラズマ処理が行われるものであればよい。

次に、本実施の形態に係るプラズマ処理方法について例示する。
本実施の形態に係るプラズマ処理方法は、載置部１０１に被処理物１００を載置し、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給されたプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、このプラズマ生成物を用いて載置部１０１に載置された被処理物１００に対するプラズマ処理を行う。

そして、被処理物１００に設けられた凹部１００ａの内部に、被処理物１００の静電容量の面内分布および被処理物１００の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御する制御部２ｂを入れる工程を備えている。

この場合、被処理物１００を部材２、１２、１３に載置した際に前述した制御部２ｂが凹部１００ａの内部に入るようにしてもよいし、前述した移動部２０により制御部２ｂが凹部１００ａの内部に入るようにしてもよい。なお、部材２、１２、１３への被処理物１００の載置は、プラズマ処理を行う環境中において行うこともできるし、プラズマ処理を行う環境から離隔された環境中において行うこともできる。

すなわち、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、プラズマ処理を行う環境から離隔された環境中で、制御部２ｂを有する部材２に被処理物１００を載置することで、被処理物１００に設けられた凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れるようにすることができる。
この場合、被処理物１００を載置した部材２をプラズマ処理を行う環境に向けて搬送し、搬送された被処理物１００を載置した部材２をプラズマ処理を行う環境中に設けられた載置部に載置し、載置部に部材２を介して載置された被処理物１００にプラズマ処理を施すようにすることができる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、プラズマ処理を行う環境中で制御部２ｂを有する載置部１０１に被処理物１００を載置することで、被処理物１００に設けられた凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れるようにすることもできる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れることで、静電容量の面内分布および温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図るようにすることができる。
また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、載置部１０１の熱伝導率と同じ熱伝導率、および、被処理物１００の誘電率と同じ誘電率の少なくともいずれかを有する部材２、１２、１３を用いるようにすることができる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、被処理物１００の誘電率とは異なる誘電率、および載置部１０１の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する領域の少なくともいずれかを有する部材１２、１３を用いるようにすることもできる。
例えば、前述した凹部１２ａ、凹部１３ａ、調整部材１３ｂなどが設けられた部材１２、１３を用いるようにすることができる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、被処理物１００と制御部２ｂの上面との間の寸法が制御されるようにすることができる。
例えば、前述した移動部２０を用いて、被処理物１００の凹部１００ａの内部に向けて制御部２ｂを移動させることで、被処理物１００と制御部２ｂの上面との間の寸法を制御することができる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、被処理物１００と制御部２ｂの上面との間の寸法は、被処理物１００と、部材２の制御部２ｂが設けられていない部分との間の寸法（寸法Ｌ１）と同じとなるようにすることができる。
また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、被処理物１００と制御部２ｂの上面との間の寸法は、被処理物１００と載置部１０１との間の寸法と同じとなるようにすることができる。

また、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる工程において、被処理物１００を部材２、１２、１３、調整部材１１などに載置し、これを搬送して被処理物１００がプラズマ処理を行う環境に搬入されるようにすることができる。
なお、凹部１００ａの内部に制御部２ｂを入れる際の内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
例えば、被処理物１００の載置側の中央部分に凹部１００ａが設けられる場合を例示したが、凹部の形状、大きさ、配置は適宜変更することができる。
図１１は、一例として、他の実施形態に係る凹部の配置を例示するための模式断面図である。
図１１に示すように、被処理物２００の載置側の周縁領域に凹部２００ａが設けられるようにしてもよい。この様な場合にも、制御部２ｂを設けることで前述した効果を享受することができる。
すなわち、この様な場合にも、制御部２ｂは、被処理物２００を載置した際に凹部２００ａが位置する領域に対応して設けられ、被処理物２００を載置した際に凹部２００ａの内部に入り込むことができるようになっている。
この様に被処理物の載置側に設けられる凹部の形状、大きさ、配置などに応じて制御部２ｂの形状、大きさ、配置などを適宜変更するようにすればよい。

以上に例示をした実施形態によれば、被処理物の載置側の形状による影響を抑制することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

２ 部材、２ｂ 制御部、１１ 調整部材、１２ 部材、１２ａ 凹部、１３ 部材、１３ａ 凹部、１３ｂ 調整部材、２０ 移動部、２１ 載置部、２１ａ 凸部、２１ｂ 上面、３０ プラズマ処理装置、３１ プラズマ発生アンテナ、３２ 処理容器、３３ａ 高周波発生部、３３ｂ 高周波発生部、３７ ガス供給部、３８ 減圧部、１００ 被処理物、１００ａ 凹部、１０１ 載置部、１０１ｂ 上面、１１０ 被処理物、１１０ａ 凹部、１１０ｂ 凸部、１２０ 被処理物、Ｐ プラズマ、Ｇ ガス

Claims (11)

1. 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
   前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
   被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に入ることで前記被処理物を含む領域の静電容量の面内分布および前記被処理物の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御し、前記静電容量の面内分布および前記温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図る制御部を有する部材と、
   前記処理容器の内部に設けられ、上面に前記部材を載置または固定する載置部と、
   前記被処理物のプラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
   前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記部材が前記載置部の上面に載置される場合には、
   前記部材は、前記被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に前記制御部を入れた状態で前記被処理物と共に搬送されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
   前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
   前記処理容器の内部に設けられた載置部と、
   前記載置部の上面に設けられ、被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に入ることで前記被処理物を含む領域の静電容量の面内分布および前記被処理物の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御し、前記静電容量の面内分布および前記温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図る制御部と、
   前記被処理物のプラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
   前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
   前記制御部を前記被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に向けて移動させる移動部と、を備えたプラズマ処理装置。
3. 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
   前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
   被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に入ることで前記被処理物を含む領域の静電容量の面内分布および前記被処理物の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御し、前記静電容量の面内分布および前記温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図る制御部を有する部材と、
   前記処理容器の内部に設けられ、上面に前記部材を載置または固定する載置部と、
   前記被処理物のプラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
   前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記部材は、前記被処理物を支持する凸部を有し、
   前記被処理物と前記制御部の上面との間の寸法は、前記凸部の高さ寸法と同じとされたプラズマ処理装置。
4. 前記制御部は、前記被処理物の誘電率と同じ誘電率、および前記被処理物の熱伝導率と同じ熱伝導率の少なくともいずれかを有した請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記制御部は、前記被処理物の誘電率とは異なる誘電率、および前記被処理物の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する領域の少なくともいずれかを有した請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
6. 前記被処理物と前記制御部との間の寸法は、前記被処理物の載置側に設けられた凹部の内部に前記制御部を入れた状態で、前記被処理物の前記凹部が設けられた領域と、前記被処理物の前記凹部が設けられていない領域と、における静電容量が同じとなるように設定された請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
7. 大気圧よりも減圧した雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給したプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
   前記被処理物に設けられた凹部の内部に、前記被処理物を含む領域の静電容量の面内分布および前記被処理物の温度の面内分布の少なくともいずれかを制御し、前記静電容量の面内分布および前記温度の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図る制御部を入れる工程を備え、
   前記制御部を入れる工程において、前記プラズマ処理を行う環境から離隔された環境中で、前記制御部を有する部材に前記被処理物を載置することで、前記被処理物に設けられた凹部の内部に前記制御部を入れるプラズマ処理方法。
8. 前記制御部を入れる工程において、前記被処理物の誘電率とは異なる誘電率、および前記被処理物の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する領域の少なくともいずれかを有した前記制御部が用いられる請求項７記載のプラズマ処理方法。
9. 前記制御部を入れる工程において、前記被処理物は、前記部材に設けられた凸部に載置され、前記被処理物と前記制御部の上面との間の寸法は、前記凸部の高さ寸法と同じとされた請求項７または８に記載のプラズマ処理方法。
10. 前記被処理物を載置した前記部材を前記プラズマ処理を行う環境に向けて搬送し、
    前記搬送された前記被処理物を載置した前記部材を前記プラズマ処理を行う環境中に設けられた載置部に載置し、
    前記載置部に前記部材を介して載置された前記被処理物に前記プラズマ処理を施す請求項７〜９のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
11. 前記制御部を入れる工程において、前記載置部の熱伝導率と同じ熱伝導率、および前記被処理物の誘電率と同じ誘電率の少なくともいずれかを有した前記制御部が用いられる請求項１０記載のプラズマ処理方法。

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