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CN111383899A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置和等离子体处理方法 Download PDF

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CN111383899A CN201911378065.9A CN201911378065A CN111383899A CN 111383899 A CN111383899 A CN 111383899A CN 201911378065 A CN201911378065 A CN 201911378065A CN 111383899 A CN111383899 A CN 111383899A
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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置和等离子体处理方法，防止上部电极周边的结露。等离子体处理装置具备处理容器、载置台、上部电极、等离子体处理部、罩构件、冷却部以及气体供给部。载置台配置于处理容器内，作为下部电极发挥功能。上部电极作为载置台的相向电极发挥功能。等离子体处理部通过向载置台和上部电极中的至少任一方供给高频电力来将处理容器内的气体等离子体化，通过等离子体对载置台上的被处理体进行处理。罩构件从上方覆盖上部电极。冷却部设置于罩构件内，使用温度比处理容器的外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却上部电极，气体供给部向由罩构件和上部电极覆盖的空间内供给露点温度比外部气体的露点温度低的低露点气体。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本公开的各个方面和实施方式涉及一种等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
例如下述专利文献1公开了以下一种基板处理装置：具备喷淋头，所述喷淋头被配置为与用于载置半导体晶圆W且向处理室内施加高频电压的基座相向。该喷淋头具有暴露于处理室内的电极层、加热层以及冷却层。加热层全面覆盖电极层。冷却层隔着加热层全面覆盖电极层。在加热层与冷却层之间配置有被填充传热气体的传热层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-212340号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够防止上部电极周边的结露的等离子体处理装置和等离子体处理方法。
用于解决问题的方案
本公开的一个方面是一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置具备处理容器、载置台、上部电极、等离子体处理部、罩构件、冷却部以及气体供给部。载置台配置于处理容器内，作为下部电极发挥功能。上部电极作为载置台的相向电极发挥功能。等离子体处理部通过向载置台和上部电极中的至少任一方供给高频电力来将处理容器内的气体等离子体化，通过等离子体对载置台上的被处理体进行处理。罩构件从上方覆盖上部电极。冷却部设置于罩构件内，使用温度比处理容器的外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却上部电极。气体供给部向由罩构件和上部电极覆盖的空间内供给露点温度比外部气体的露点温度低的低露点气体。
发明的效果
根据本公开的各个方面和实施方式，能够防止上部电极周边的结露。
附图说明
图1是表示本公开的第一实施方式中的等离子体处理装置的一例的概要截面图。
图2是表示天线室内的压力变化的一例的图。
图3是表示向罩构件固定配管的固定方法的一例的放大截面图。
图4是表示向罩构件固定配管的固定方法的其它例的放大截面图。
图5是表示向罩构件固定配管的固定方法的另一其它例的放大截面图。
图6是表示向罩构件固定配管的固定方法的另一其它例的放大截面图。
图7是表示本公开的第一实施方式中的等离子体处理方法的一例的流程图。
图8是表示本公开的第二实施方式中的等离子体处理装置的一例的概要截面图。
图9是表示天线室内的压力变化的一例的图。
图10是表示本公开的第二实施方式中的等离子体处理方法的一例的流程图。
图11是表示本公开的第三实施方式中的等离子体处理装置的一例的局部放大截面图。
图12是表示本公开的第四实施方式中的等离子体处理装置的一例的局部放大截面图。
图13是表示本公开的第五实施方式中的等离子体处理装置的一例的局部放大截面图。
图14是表示本公开的第六实施方式中的等离子体处理装置的一例的局部放大截面图。
具体实施方式
下面，基于附图来详细地说明所公开的等离子体处理装置和等离子体处理方法的实施方式。此外，所公开的等离子体处理装置和等离子体处理方法不受下面的实施方式限定。另外，能够在不矛盾的范围内将各实施方式适当地进行组合。
另外，在使用等离子体进行处理的装置中，有时上部电极的温度由于来自等离子体的热输入而上升。另外，即使是上部电极的温度不太上升的情况，根据处理条件，有时也需要将上部电极的温度保持为低温。在这样的情况下，使用低温的制冷剂来冷却上部电极，由此将上部电极控制为规定的温度。
当使低温的制冷剂流通时，制冷剂流过的配管、由制冷剂冷却后的构件的温度下降，有时在与空气接触的部分处发生结露。当发生结露时，有时会由于因结露产生的水分而导致设置于上部电极的电气部件发生故障。另外，有时会由于通过因结露产生的水分而产生的水滴导致经由上部电极供给至处理室内的高频电力的分布紊乱。
因此，本公开提供一种能够防止上部电极周边的结露的技术。
(第一实施方式)
[等离子体处理装置1的结构]
图1是表示本公开的第一实施方式中的等离子体处理装置1的一例的概要截面图。等离子体处理装置1为对作为被处理体的一例的半导体晶圆(下面记载为晶圆)进行蚀刻、成膜等等离子体处理的装置。等离子体处理装置1具备装置主体10和控制装置100。等离子体处理装置1配置于空气的温度和湿度被控制在规定范围内的洁净室内等。
装置主体10具有由例如表面被实施了阳极氧化处理的铝等构成的大致圆筒状的处理容器11。处理容器11保安接地。在处理容器11的底部隔着由陶瓷等构成的绝缘板13配置有圆柱状的支承台14，在支承台14上设置有例如由铝等构成的载置台16。载置台16也作为下部电极发挥功能。
在载置台16的上表面设置有通过静电力来对晶圆W进行吸附保持的静电吸盘18。静电吸盘18具有由一对绝缘层或绝缘板夹持由导电膜构成的电极20的构造。电极20与直流电源22电连接。晶圆W通过静电力被吸附保持于静电吸盘18的上表面，该静电力为通过从直流电源22施加的直流电压而在静电吸盘18的上表面产生的库伦力等。
在静电吸盘18的周围且载置台16的上表面上的位置配置有用于提高蚀刻的均匀性的、例如由硅构成的导电性的边缘环24。在载置台16和支承台14的侧面设置有例如由石英等构成的圆筒状的内壁构件26。
在支承台14的内部设置有流路28，经由配管30a向流路28内供给来自设置于处理容器11的外部的冷却装置的制冷剂。另外，被供给至流路28内的制冷剂经由配管30b返回到冷却装置。冷却装置用于控制向流路28内供给的制冷剂的温度。使被实施温度控制后的制冷剂在流路28内循环，由此控制支承台14的温度，从而经由支承台14上的载置台16和静电吸盘18来控制静电吸盘18上的晶圆W的温度。
在支承台14、载置台16以及静电吸盘18内设置有配管32。从未图示的传热气体供给机构供给至配管32的传热气体通过配管32后被供给至晶圆W与静电吸盘18之间。传热气体例如为氦气。通过控制向晶圆W与静电吸盘18之间供给的传热气体的压力，能够控制晶圆W与静电吸盘18之间的传热率。
在载置台16的上方以与载置台16大致平行地相向的方式设置有喷淋头34。喷淋头34还作为上部电极发挥功能。即，喷淋头34与载置台16作为一对电极(上部电极和下部电极)发挥功能。喷淋头34与载置台16之间的空间为等离子体生成空间。
喷淋头34隔着绝缘性的遮蔽构件42支承于处理容器11的上部。喷淋头34具备以与载置台16相向的方式配置的顶板36、以及从上方支承顶板36的基座构件38。
在顶板36形成有沿厚度方向贯通顶板36且用于向处理容器11内喷出处理气体的多个喷出孔37。顶板36例如由硅、SiC等形成。
基座构件38例如由表面被实施了阳极氧化处理的铝等导电性材料构成，在基座构件38的下部将顶板36以装卸自如的方式支承。在基座构件38的内部形成有用于向多个喷出孔37供给处理气体的扩散室40。在基座构件38的底部以位于扩散室40的下部的方式形成有多个流通孔41。多个流通孔41与多个喷出孔37分别连通。
在基座构件38形成有用于向扩散室40导入处理气体的导入口62。导入口62与配管64的一端连接。配管64的另一端与用于供给处理气体的气体供给源66连接。在配管64上，从上游侧起依次设置有质量流量控制器(MFC)67以及阀68。在对静电吸盘18上的晶圆W进行等离子体处理的情况下，从气体供给源66供给来的处理气体经由配管64被供给至扩散室40内，在扩散室40内扩散。在扩散室40内扩散了的处理气体经由流通孔41和喷出孔37以喷淋状被供给至处理容器11内。
另外，在基座构件38的内部设置有流路92，经由配管93向流路92内供给来自设置于处理容器11的外部的冷却装置94的制冷剂。从冷却装置94经由配管93供给至基座构件38的流路92内的制冷剂在流路92内循环，并经由配管93返回冷却装置94。基座构件38与配管93经由未图示的绝缘构件连接。冷却装置94控制向流路92内供给的制冷剂的温度。冷却装置94为温度控制部的一例。通过使被实施温度控制后的制冷剂在流路92内循环，来抑制由于来自在载置台16与喷淋头34之间生成的等离子体的热输入引起的喷淋头34的温度上升。
在流路92内循环的制冷剂的温度为比处理容器11的外部气体的露点温度低的温度。在本实施方式中，制冷剂的温度例如为0℃以下的温度。形成有流路92的基座构件38为冷却部的一例。
另外，基座构件38经由供电棒44及匹配器46而与高频电源48电连接。在本实施方式中，供电棒44为由铝等导电性的金属构成的中空的圆筒状的构件。供电棒44为导电构件的一例。高频电源48为用于生成等离子体的电源，产生13.56MHz以上的频率、例如60MHz的高频电力。高频电源48产生的高频电力经由匹配器46及供电棒44被供给至基座构件38。高频电源48为等离子体处理部的一例。匹配器46使负载阻抗与高频电源48的内部(或输出)阻抗匹配。匹配器46发挥如下功能：在处理容器11内生成等离子体时使高频电源48的输出阻抗与负载阻抗在表观上一致。匹配器46的输出端子与供电棒44的上端电连接。
喷淋头34和供电棒44的一部分被设置于比处理容器11的侧壁靠上方的位置的大致圆筒状的罩构件11a覆盖。罩构件11a由铝等导电性的材料构成，经由处理容器11接地。由此，抑制被供给至喷淋头34的高频电力向装置主体10的外部泄漏。在罩构件11a的顶壁部分形成有被绝缘构件覆盖的开口44a，供电棒44通过开口44a将基座构件38与匹配器46连接。在由罩构件11a和喷淋头34围成的空间内配置配管64、配管93等多个配管。另外，在由罩构件11a和喷淋头34围成的空间内除了配置有配管外还配置有各种传感器等电气部件。下面，将由罩构件11a和喷淋头34围成的空间记载为天线室。此外，在罩构件11a与处理容器11之间、罩构件11a与配管64之间、开口44a与供电棒44之间、以及配管93与罩构件11a之间等配置有未图示的密封构件，天线室具有某种程度的气密性。
罩构件11a与压力计99连接。压力计99测定天线室内的压力。从气体供给源98经由配管95向天线室内供给露点温度比处理容器11的外部气体的露点温度低的气体。在配管95上设置有阀96。下面，将露点温度比处理容器11的外部气体的露点温度低的气体记载为低露点气体。在本实施方式中，气体供给源98向天线室内供给干燥空气来作为低露点气体。此外，低露点气体为露点温度比处理容器11的外部气体的露点温度低的气体即可，可以为氩气、氮气等非活性气体。阀96为气体供给部的一例。
作为下部电极发挥功能的载置台16经由匹配器87而与高频电源88电连接。高频电源88为用于吸引离子(偏压用)的电源，向载置台16供给300kHz～13.56MHz的范围内的频率、例如2MHz的高频电力。匹配器87使负载阻抗与高频电源88的内部(或输出)阻抗匹配。匹配器87发挥如下功能：在处理容器11内生成等离子体时使高频电源88的内部阻抗与负载阻抗在表观上一致。
在处理容器11的底部设置有排气口80。排气口80经由排气管82及APC(AutoPressure Control：自动压力控制)阀83而与排气装置84连接。排气装置84具有涡轮分子泵等真空泵，能够将处理容器11内减压至期望的真空度。APC阀83用于调整处理容器11内的压力。
在处理容器11的侧壁设置有用于进行晶圆W的搬入和搬出的开口85，开口85由闸阀86进行打开和关闭。另外，在处理容器11的内侧壁装卸自如地设置有用于防止蚀刻副产物(沉积物)附着于处理容器11的沉积物屏蔽件12。沉积物屏蔽件12也设置于内壁构件26的外周。在处理容器11的底部且靠处理容器11的侧壁侧的沉积物屏蔽件12与靠内壁构件26侧的沉积物屏蔽件12之间设置有排气板81。作为沉积物屏蔽件12和排气板81，能够优选使用在铝材上覆盖Y2O3等陶瓷而成的材料等。
在沿着处理容器11的内壁配置的沉积物屏蔽件12的、与晶圆W大致相同的高度位置处设置有GND块91，该GND块91由导电性构件构成且直流接地。通过GND块91来防止处理容器11内的异常放电。
如上述那样构成的装置主体10的动作由控制装置100来统一控制。控制装置100具有处理器、存储器以及输入输出接口。在存储器中保存程序、处理制程等。处理器执行从存储器读出的程序，由此按照从存储器读出的处理制程来经由输入输出接口控制装置主体10的各部。
当在像这样构成的等离子体处理装置1中使用等离子体对晶圆W进行处理的情况下，控制装置100对等离子体处理装置1的各部例如进行以下的控制。首先，在静电吸盘18上载置了晶圆W的状态下，控制装置100控制MFC 67和阀68来向扩散室40内供给规定的流量的处理气体。供给至扩散室40内的处理气体在扩散室40内扩散，并经由多个流通孔41和喷出孔37以喷淋状被供给至处理容器11内。另外，控制装置100控制APC阀83和排气装置84，将处理容器11内控制为规定的压力。
然后，控制装置100使高频电源48产生用于等离子体的产生的规定频率的高频电力，并经由供电棒44将该高频电力供给至喷淋头34。由此，处理容器11内的处理气体被等离子体化。另外，控制装置100使高频电源88产生用于离子的吸引(偏置)的规定频率的高频电力，并将该高频电力供给至载置台16。由此，等离子体中的离子等带电粒子被吸引至静电吸盘18上的晶圆W。由此，对静电吸盘18上的晶圆W实施蚀刻等规定的等离子体处理。
另外，在使用等离子体进行处理的情况下，有时喷淋头34的温度由于来自等离子体的热输入而上升。另外，即使是喷淋头34的温度不太上升的情况，根据处理条件，有时也需要将喷淋头34的温度保持为低温。在这样的情况下，通过被冷却装置94实施温度控制后的低温的制冷剂对喷淋头34进行冷却，由此将喷淋头34控制为规定的温度。
当使低温的制冷剂流通时，制冷剂流过的配管93的表面、由制冷剂冷却后的基座构件38的表面的温度下降，有时在与空气接触的部分发生结露。当发生结露时，有时会由于因结露产生的水分而导致设置于喷淋头34的电气部件发生故障。另外，在由于通过因结露产生的水分而在供电棒44的表面产生了水滴的情况下，有时导致供电棒44的表面电阻紊乱，经由供电棒44供给至喷淋头34的高频电力的分布紊乱。当供给至喷淋头34的高频电力的分布紊乱时，有时导致经由喷淋头34供给至处理容器11内的高频电力的分布也紊乱，针对晶圆W的等离子体处理的均匀性变差。
还考虑通过绝热材料覆盖要冷却的构件，但在由罩构件11a围成的天线室内配置有多个配管，还配置有传感器等多个电气部件。因此，天线室内的用于设置绝热材料的空间少，难以通过绝热材料覆盖要冷却的所有构件。因此，在本实施方式中，通过在天线室内充满低露点气体，来抑制天线室内的结露。
[天线室内的压力控制]
图2是表示天线室内的压力变化的一例的图。在初始状态下，天线室内充满与处理容器11的外部气体相同的空气，天线室内的压力为与处理容器11的外部气体的压力相同的压力P0(例如1个大气压)。处理容器11的外部气体的温度例如为25℃，湿度例如为50％。
在本实施方式中，控制装置100在利用冷却装置94开始冷却喷淋头34之前，控制阀96来向天线室内供给低露点气体。天线室内具有某种程度的气密性，因此通过供给低露点气体，例如图2所示，天线室内的压力上升。
然后，控制装置100参照压力计99的测定值，在天线室内的压力为比处理容器11的外部气体的压力P0高的压力P1以上的压力的时刻t1，控制阀96来停止向天线室内供给低露点气体。压力P1例如为1.2个大气压。天线室内具有某种程度的气密性，但气密性不太高，因此天线室内的空气和低露点气体向天线室的外部泄漏。由此，天线室内的压力逐渐下降。
而且，在天线室内的压力为比压力P0高且比压力P1低的压力P2以下的的压力时刻t2，控制装置100控制阀96来再次开始向天线室内供给低露点气体。压力P2例如为1.1个大气压。由此，天线室内的压力再次上升。而且，在天线室内的压力再次成为压力P1以上的压力的时刻t3，控制阀96来再次停止向天线室内供给低露点气体。
像这样，在本实施方式中，控制装置100控制针对天线室内的低露点气体的供给和供给停止，使得天线室内的压力成为正压。由此，包含水分的空气与低露点气体一同从天线室内逐渐排出，天线室内充满低露点气体。由此，抑制天线室内的结露。
[配管93与罩构件11a的连接]
在此，当将供制冷剂流通的配管93直接固定于罩构件11a时，有时罩构件11a的热被由制冷剂冷却后的配管93夺走，导致罩构件11a的温度下降。虽然会由于天线室内充满低露点气体而抑制罩构件11a的内侧的结露，但由于罩构件11a的外侧与罩构件11a的外部气体接触而有时会发生结露。在罩构件11a的外侧发生结露的情况下，有时会由于因结露产生的水分而导致配置于装置主体10的外侧的电气部件发生故障。
因此，在本实施方式中，例如图3所示，在罩构件11a与配管93的凸缘93a之间设置由导热率低的材料构成的绝热构件900之后，利用螺丝910将配管93的凸缘93a固定于罩构件11a。图3是表示向罩构件11a固定配管93的固定方法的一例的放大截面图。在图3所例示的固定方法中，配管93的凸缘93a通过由导电性的材料构成的螺丝910被固定于罩构件11a。由此，罩构件11a与配管93之间的电位差由于螺丝910而降低。
此外，在使用不具有电磁波遮蔽性的材料来作为绝热构件900的情况下，有时供给至喷淋头34的高频电力会从罩构件11a与凸缘93a之间泄漏至装置主体10的外部。因此，优选使用除了具有绝热性以外还具有电磁波遮蔽性的构件来作为绝热构件900。由此，抑制热在罩构件11a与配管93之间移动、以及高频电力从罩构件11a与配管93之间泄漏。
作为具有电磁波遮蔽性和绝热性的构件，考虑使绝热性高的树脂材料含有具有导电性的金属等的粉末而成的材料。作为树脂材料，例如能够举出PP(PolyPropylene：聚丙烯)树脂、PC(PolyCarbonate：聚碳酸酯)树脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene：丙烯腈丁二烯苯乙烯)树脂、尼龙树脂、PBT(PolyButylene Terephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂、PPS(PolyPhenyleneSulfide：聚苯硫醚)树脂等。另外，作为使树脂材料含有的粉末状的导电性的材料，例如能够举出碳纤维等。
另外，有时在罩构件11a与绝热构件900之间、以及绝热构件900与凸缘93a之间存在由于罩构件11a、绝热构件900以及凸缘93a的表面粗糙度引起的间隙。因此，在本实施方式中，例如图3所示，在罩构件11a与绝热构件900之间、以及绝热构件900与凸缘93a之间配置金属密封件920。由此，抑制从罩构件11a与绝热构件900之间的间隙、以及绝热构件900与凸缘93a之间的间隙泄漏的高频电力。
另外，在本实施方式中，例如图3所示，在罩构件11a与绝热构件900之间、以及绝热构件900与凸缘93a之间配置有O形环921。由此，能够保持天线室的气密性。
此外，将配管93固定于罩构件11a的方法不限于图3例示的方法。图4是表示向罩构件11a固定配管93的固定方法的其它例的放大截面图。在图4所例示的固定方法中，配管93的凸缘93a通过由树脂等导热率低的材料构成的螺丝911被固定于罩构件11a。由此，进一步抑制凸缘93a与罩构件11a之间的热传递。此外，在图4所例示的固定方法中，罩构件11a与配管93之间的电连接不足，因此使罩构件11a与凸缘93a经由跳线912连接。通过图4所例示的固定方法，也能抑制热在罩构件11a与配管93之间移动、以及高频电力从罩构件11a与配管93之间泄漏。
图5是表示向罩构件11a固定配管93的固定方法的另一其它例的放大截面图。在图5所例示的固定方法中，在罩构件11a与配管93的凸缘93a之间设置由不具有电磁波遮蔽性且导热率低的材料构成的绝热构件901之后，通过螺丝910将配管93的凸缘93a固定于罩构件11a。另外，在绝热构件901的侧面涂布具有电磁波遮蔽性的涂料902。作为涂料902，能够使用使涂料树脂中混入导电性材料的粉末而成的材料。由此，通过绝热构件901来抑制热在罩构件11a与凸缘93a之间移动，通过涂料902来抑制高频电力从罩构件11a与凸缘93a之间泄漏。因而，通过图5所例示的固定方法，也能抑制热在罩构件11a与配管93之间移动、以及高频电力从罩构件11a与配管93之间泄漏。
图6是表示向罩构件11a固定配管93的固定方法的另一其它例的放大截面图。在图6所例示的固定方法中，绝热构件900通过螺丝910b被固定于罩构件11a，配管93的凸缘93a通过螺丝910a被固定于绝热构件900。螺丝910a与螺丝910b不接触。由此，抑制经由用于固定绝热构件900的螺丝的热传递。此外，在图6所例示的固定方法中，罩构件11a与配管93之间的电连接不足，因此使罩构件11a与凸缘93a经由跳线913连接。通过图6所例示的固定方法，也能抑制热在罩构件11a与配管93之间移动、以及高频电力从罩构件11a与配管93之间泄漏。
[等离子体处理方法]
图7是表示本公开的第一实施方式中的等离子体处理方法的一例的流程图。通过由控制装置100控制装置主体10的各部来实现图7所例示的处理。
首先，控制装置100将阀96控制为开状态，开始向天线室内供给低露点气体(S10)。然后，控制装置100控制针对天线室内的低露点气体的供给和供给停止，使得天线室内的压力成为正压，直至针对晶圆W的等离子体处理结束为止。步骤S10为供给工序的一例。
接着，控制装置100判定从开始向天线室内供给低露点气体起是否经过了规定时间(S11)。步骤S11中的规定时间为通过向天线室内供给低露点气体来使含有水分的空气从天线室的间隙排出且直到使天线室内充满低露点气体为止所需的时间。在从开始向天线室内供给低露点气体起没有经过规定时间的情况下(S11：“否”)，控制装置100再次执行步骤S11所示的处理。
另一方面，在从开始向天线室内供给低露点气体起经过了规定时间的情况下(S11：“是”)，控制装置100控制冷却装置94来开始冷却喷淋头34(S12)。步骤S12为冷却工序的一例。
接着，控制装置100判定从开始冷却喷淋头34起是否经过了规定时间(S13)。步骤S13中的规定时间为喷淋头34被冷却至期望的温度为止所需的时间。在从开始冷却喷淋头34起没有经过规定时间的情况下(S13：“否”)，控制装置100再次执行步骤S13所示的处理。
另一方面，在从开始冷却喷淋头34起经过了规定时间的情况下(S13：“是”)，控制装置100控制装置主体10的各部来对晶圆W执行等离子体处理(S14)。步骤S14为等离子体处理工序的一例。然后，本流程图所例示的等离子体处理方法结束。
以上对第一实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备处理容器11、载置台16、喷淋头34、高频电源48、罩构件11a、基座构件38以及阀96。载置台16配置于处理容器11内，作为下部电极发挥功能。喷淋头34作为载置台16的相向电极发挥功能。高频电源48通过向喷淋头34供给高频电力来将处理容器11内的气体等离子体化，通过等离子体对载置台16上的晶圆W进行处理。罩构件11a从上方覆盖该喷淋头34。基座构件38设置于罩构件11a内，使用温度比处理容器11的外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却喷淋头34。阀96向由罩构件11a和喷淋头34覆盖的空间内供给露点温度比外部气体的露点温度低的低露点气体。由此，能够防止喷淋头34周边的结露。
另外，在上述的第一实施方式中，低露点气体为非活性气体或干燥空气。由此，能够防止由罩构件11a和喷淋头34围成的天线室内的结露。
另外，在上述的第一实施方式中，阀96控制低露点气体的流量，使得由罩构件11a和喷淋头34围成的天线室内成为正压。由此，将含有水分的空气从天线室内挤出，能够防止天线室内的结露。
另外，在上述的第一实施方式中，等离子体处理装置1具备冷却装置94和配管93。冷却装置94设置于罩构件11a的外部，控制向基座构件38供给的制冷剂的温度。配管93的一部分配置于罩构件11a内，一部分配置于罩构件11a的外部，将被冷却装置94控制温度后的制冷剂供给至基座构件38。另外，配管93隔着具有电磁波遮蔽性和绝热性的绝热构件900固定于罩构件11a的侧壁。由此，能够抑制罩构件11a的结露，并且能够抑制高频电力从罩构件11a与配管93的连接部分泄漏。
(第二实施方式)
在第一实施方式中的等离子体处理装置1中，向天线室内供给低露点气体，来将含有水分的空气从天线室内挤出，由此使天线室内充满低露点气体。另外，当降低天线室的气密性时，即便使天线室内为正压也难以抑制外部气体向天线室内侵入。因此，要求天线室具有某种程度的气密性。但是，当提高天线室的气密性时，置换天线室内的气体耗费时间。
因此，在本实施方式中，在向天线室内供给低露点气体前，通过排气装置84强制性地排出天线室内的气体。由此，能够缩短天线室内的气体的置换时间。另外，由于能够提高天线室的气密性，因此能够抑制低露点气体的泄漏，从而能够抑制低露点气体的消耗量。
图8是表示本公开的第二实施方式中的等离子体处理装置1的一例的概要截面图。本实施方式中的等离子体处理装置1与第一实施方式中的等离子体处理装置1不同的是具备配管89及阀90这一点。此外，除了下面说明的点以外，在图8中标注了与图1相同的标记的结构具有与图1的结构相同或相似的功能，因此省略说明。
配管89经由阀90将天线室与排气装置84连接。在向天线室内供给低露点气体前打开阀90。然后，通过排气装置84，经由配管89和阀90排出天线室内的空气。
图9是表示天线室内的压力变化的一例的图。在本实施方式中，控制装置100在向天线室内供给低露点气体前打开阀90，控制排气装置84来排出天线室内的空气。由此，天线室内的压力下降。然后，控制装置100参照压力计99的测定值，在天线室内的压力为比处理容器11的外部气体的压力P0低的压力P3以下的压力的时刻t0，关闭阀90，并使排气装置84停止。压力P3例如为0.1个大气压。
然后，控制装置100控制阀96，开始向天线室内供给低露点气体。然后，控制装置100参照压力计99的测定值，在天线室内的压力为压力P1以上的压力的时刻t1，控制阀96来停止向天线室内供给低露点气体。后面与第一实施方式同样地控制针对天线室内的低露点气体的供给和供给停止，使得天线室内的压力为正压(即压力P1与压力P2之间的压力)。
[等离子体处理方法]
图10是表示本公开的第二实施方式中的等离子体处理方法的一例的流程图。通过由控制装置100控制装置主体10的各部来实现图10所例示的处理。
首先，控制装置100将阀90控制为开状态并使排气装置84运转，由此开始对天线室内的空气进行排气(S20)。然后，控制装置100参照压力计99的测定值，来判定天线室内的压力P是否为压力P3以下(S21)。在天线室内的压力P比压力P3高的情况下(S21：“否”)，控制装置100再次执行步骤S21所示的处理。
另一方面，在天线室内的压力P为压力P3以下的情况下(S21：“是”)，控制装置100将阀90控制为闭状态并使排气装置84的运转停止，由此停止对天线室内的空气进行排气(S22)。
接着，控制装置100将阀96控制为开状态，开始向天线室内供给低露点气体(S23)。然后，控制装置100参照压力计99的测定值，判定天线室内的压力P是否为压力P1以上(S24)。在天线室内的压力P比压力P1低的情况下(S24：“否”)，控制装置100再次执行步骤S24所示的处理。
另一方面，在天线室内的压力P为压力P1以上的情况下(S24：“是”)，控制装置100将阀96控制为闭状态，由此停止向天线室内供给低露点气体(S25)。之后，执行在图7中说明的步骤S12～S14。
以上对第二实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备对由罩构件11a和喷淋头34覆盖的天线室内的气体进行排气的排气装置84。阀96在天线室内的压力成为规定的压力P3以下之后，开始供给低露点气体。由此，能够缩短天线室内的气体的置换时间。另外，能够抑制低露点气体的消耗量。
(第三实施方式)
供电棒44为中空的筒状的构件，因此在供电棒44的内部的空间存在空气。在供电棒44的内部的空间与天线室不连通的情况下，即使天线室充满低露点气体，在供电棒44内的空间也存在空气。当喷淋头34被冷却时，向喷淋头34供给高频电力的供电棒44的热被喷淋头34夺走，供电棒44的温度下降。当供电棒44的温度下降时，有时由于存在于供电棒44的内部的空间的空气中的水分而导致供电棒44的内壁结露。
当供电棒44的内壁结露时，有时由于因结露产生的水滴而导致供电棒44的内壁的表面电阻局部地变化。由此，有时经由供电棒44供给至喷淋头34的高频电力的分布紊乱。
因此，在本实施方式中，例如图11所示，在供电棒44的侧壁形成使供电棒44的内部的空间与天线室连通的贯通孔500。图11是表示本公开的第三实施方式中的等离子体处理装置1的一例的局部放大截面图。
如果在供电棒44的侧壁形成至少一个贯通孔500，则能够使供电棒44的内部的空间与天线室连通，从而能够抑制供电棒44的内壁的结露。但是，由于在供电棒44的侧壁形成贯通孔500，从而在供电棒44的表面，形成有贯通孔500的部分的供电棒44的表面电阻与未形成贯通孔500的部分的供电棒44的表面电阻不同。由此，有时经由供电棒44供给至喷淋头34的高频电力的分布产生偏差。
因此，优选在相对于供电棒44的轴呈轴对称的侧壁的位置形成多个贯通孔500，且各个贯通孔500的形状和大小相同。另外，优选在相对于供电棒44的轴呈轴对称的侧壁的位置形成的贯通孔500的数量为3个以上。
另外，优选贯通孔500形成于供电棒44的侧壁的上部。具体地说，优选贯通孔500形成于在天线室内配置的供电棒44的侧壁的部分中的、例如比长边方向上的长度的一半靠上的部分。由此，能够期待由于形成于侧壁的贯通孔500而在供电棒44的表面上发生了偏差的高频电力的分布随着靠近喷淋头34而得到缓和。
以上对第三实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备中空的供电棒44，该供电棒44配置于罩构件11a内，用于将从高频电源48供给来的高频电力导向喷淋头34。在供电棒44的侧壁形成有贯通孔500。罩构件11a内的天线室与供电棒44内的空间经由贯通孔500连通。由此，能够抑制供电棒44的内壁的结露。
(第四实施方式)
当喷淋头34被冷却时，与喷淋头34连接的供电棒44的热被喷淋头34夺走。由此，有时供电棒44的位于罩构件11a的外部的部分、与供电棒44连接的匹配器46也被冷却。由于供电棒44的位于罩构件11a的外部的部分、匹配器46与罩构件11a的外部气体接触，因此当被冷却时有时产生结露。还考虑利用绝热材料覆盖供电棒44的位于罩构件11a的外部的部分，但有时难以确保用于配置绝热材料的空间。另外，难以利用绝热材料覆盖匹配器46内的所有的电气部件，因此难以防止匹配器46内的电气部件的结露。
因此，在本实施方式中，例如图12所示，利用加热器510加热供电棒44的一部分，由此抑制供电棒44和匹配器46的冷却。图12是表示本公开的第四实施方式中的等离子体处理装置1的一例的局部放大截面图。
加热器510利用经由配线511从加热器电源512供给来的电力加热供电棒44的一部分。由此，抑制由于被喷淋头34夺走热而引起的供电棒44的温度下降，从而抑制匹配器46的冷却。因而，抑制供电棒44和匹配器46的结露。
此外，当由加热器510加热的供电棒44的位置与同喷淋头34连接的供电棒44的端部之间的距离近时，有时喷淋头34被加热器510加热。因此，优选加热器510卷绕于供电棒44的上部。具体地说，优选加热器510卷绕于供电棒44的配置于天线室内的部分中的、例如比长边方向上的长度的一半靠上的部分。由此，能够抑制由加热器510引起的喷淋头34的温度上升。
以上对第四实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备供电棒44和加热器510。供电棒44的一部分配置于罩构件11a内，供电棒44用于将从高频电源48供给来的高频电力导向喷淋头34。加热器510覆盖供电棒44的一部分，加热供电棒44。由此，抑制配置于罩构件11a的外部且与供电棒44连接的匹配器46等的结露。
(第五实施方式)
在第四实施方式中，利用加热器510通过从加热器电源512供给来的电力而发出的热来加热供电棒44的一部分。与此相对地，在本实施方式中，通过使被加热后的流体循环至供电棒44的周围来加热供电棒44的一部分。
图13是表示本公开的第五实施方式中的等离子体处理装置1的一例的局部放大截面图。在本实施方式中，在供电棒44的配置于罩构件11a内的一部分卷绕有在内部形成有流路521的加热套520。而且，由温度控制装置523进行温度控制后的流体经由配管522被循环供给至流路521内。
向流路521内循环供给的流体可以为液体，也可以为气体。由温度控制装置523控制向流路521内循环供给的流体的温度，使得该流体的温度比在基座构件38的流路92内循环的制冷剂的温度高。由此，借助加热套520加热供电棒44的一部分，来抑制匹配器46等的冷却。
此外，在本实施方式中也是，当由加热套520加热的供电棒44的位置与同喷淋头34连接的供电棒44的端部之间的距离近时，有时喷淋头34被加热套520加热。因此，优选加热套520卷绕于供电棒44的上部。具体地说，优选加热套520卷绕于供电棒44的配置于天线室内的部分中的、例如比长边方向上的长度的一半靠上的部分。由此，能够抑制由加热套520引起的喷淋头34的温度上升。
以上对第五实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备供电棒44和加热套520。供电棒44的一部分配置于罩构件11a内，供电棒44用于将从高频电源48供给来的高频电力导向喷淋头34。加热套520在内部具有供加热后的流体流通的流路，该加热套520覆盖供电棒44的一部分。加热套520通过在流路中流动的流体来加热供电棒44。由此，抑制供电棒44的配置于罩构件11a的外部的部分、以及配置于罩构件11a的外部的匹配器46等的结露。
(第六实施方式)
在第四实施方式和第五实施方式中，从供电棒44的外侧加热供电棒44的一部分。与此相对地，在本实施方式中，通过使被加热后的流体循环至中空的供电棒44的内部来加热供电棒44。
图14是表示本公开的第六实施方式中的等离子体处理装置1的一例的局部放大截面图。在本实施方式中，由温度控制装置531实施温度控制后的绝缘性的流体经由配管530a被供给至供电棒44的内部。然后，被供给至供电棒44的内部的流体经由配管530b返回温度控制装置531。温度控制装置531为流体供给部的一例。
循环供给至供电棒44内的流体可以为液体，也可以为气体。由温度控制装置531控制向供电棒44内循环供给的流体的温度，以使该流体的温度比在基座构件38的流路92内循环的制冷剂的温度高。由此，使供电棒44被加热，来抑制匹配器46冷却。
此外，在本实施方式中，关于由温度控制装置531实施温度控制后的流体，优选在供电棒44的内部的空间中从上方来供给，并从下方返回温度控制装置531。由此，能够在供电棒44中形成下部的温度比上部的温度低的温度分布。由此，能够抑制由于流过供电棒44的流体引起的喷淋头34的温度上升。
以上对第六实施方式进行了说明。如上所述，本实施方式的等离子体处理装置1具备中空的供电棒44和温度控制装置531。供电棒44配置于罩构件11a内，用于将从高频电源48供给来的高频电力导向喷淋头34。温度控制装置531使温度比在基座构件38的流路92内循环的制冷剂的温度高的流体循环至供电棒44内的空间。由此，抑制供电棒44的配置于罩构件11a的外部的部分、以及配置于罩构件11a的外部的匹配器46等的结露。
[其它]
此外，本申请公开的技术并不限定于上述的实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种变形。
例如，在上述的各实施方式中，通过使天线室内充满低露点气体，来抑制天线室内的构件的结露，但公开的技术不限于此。例如，作为其它方式，可以使天线室保持气密，并对天线室内的空气进行排气以使天线室内的空气的压力成为规定的压力以下。规定的压力例如为0.1个大气压。这种方式能够通过如下的等离子体处理装置1来实现：例如在图8所示的等离子体处理装置1中不设置配管95、阀96以及气体供给源98，设置APC阀来代替阀90。APC阀为压力调整部的一例。当空气的压力下降时，空气的露点温度下降。因此，即使天线室内没有充满低露点气体，只要降低天线室内的空气的压力就能够抑制天线室内的结露。
另外，在上述的第一实施方式和第二实施方式中，向喷淋头34供给用于生成等离子体的高频电力，但公开的技术不限于此。例如，可以向载置台16供给用于生成等离子体的高频电力。即使在该情况下，由于在喷淋头34与载置台16之间生成的等离子体的热输入，喷淋头34的温度有时也上升，因此要使喷淋头34冷却，有时在罩构件11a内产生结露。因此，如第一实施方式或第二实施方式那样，通过使罩构件11a充满低露点气体来抑制罩构件11a内的结露。
另外，可以将上述的第一实施方式或第二实施方式与第三实施方式～第六实施方式中的任一个实施方式组合来实施。另外，可以将第三实施方式与第四实施方式或第五实施方式组合来实施。
另外，在上述的各实施方式中，作为等离子体源的一例，使用了电容耦合型等离子体(CCP)，但公开的技术不限于此。作为等离子体源，例如可以使用电感耦合等离子体(ICP)、微波激发表面波等离子体(SWP)、电子回旋共振等离子体(ECP)、或螺旋波激发等离子体(HWP)等。
此外，应认为的是，本次公开的实施方式的所有点均是例示性的而非限制性的。实际上，上述的实施方式能够通过多种方式来具体实现。另外，可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式对上述的实施方式进行省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种等离子体处理装置，具备：
处理容器；
载置台，其配置于所述处理容器内，作为下部电极发挥功能；
上部电极，其作为所述载置台的相向电极发挥功能；
等离子体处理部，其通过向所述载置台和所述上部电极中的至少任一方供给高频电力来将所述处理容器内的气体等离子体化，通过等离子体对所述载置台上的被处理体进行处理；
罩构件，其从上方覆盖所述上部电极；
冷却部，其设置于所述罩构件内，使用温度比所述处理容器的外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却所述上部电极；以及
气体供给部，其向由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内供给露点温度比所述外部气体的露点温度低的低露点气体。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述低露点气体为非活性气体或干燥空气。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述气体供给部控制所述低露点气体的流量，使得由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内的压力成为正压。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备排气装置，所述排气装置用于排出由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内的气体，
所述气体供给部在由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内的压力成为规定的压力以下后，开始供给所述低露点气体。
5.一种等离子体处理装置，具备：
处理容器；
载置台，其配置于所述处理容器内，作为下部电极发挥功能；
上部电极，其作为所述载置台的相向电极发挥功能；
等离子体处理部，其通过向所述载置台和所述上部电极中的至少任一方供给高频电力来生成所述处理容器内的气体的等离子体，通过所述等离子体对所述载置台上的被处理体进行处理；
罩构件，其从上方覆盖所述上部电极；
冷却部，其设置于所述罩构件内，使用温度比所述处理容器的外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却所述上部电极；
排气装置，其用于排出由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内的气体；以及
压力调整部，其控制由所述排气装置排出的气体的排气量，使得由所述罩构件和所述上部电极覆盖的空间内的压力成为规定的压力以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备中空的导电构件，所述导电构件配置于所述罩构件内，将从所述等离子体处理部供给来的高频电力导向所述上部电极，
在所述导电构件的侧壁形成有贯通孔，
所述罩构件内的空间与所述导电构件内的空间经由所述贯通孔连通。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备：导电构件，其配置于所述罩构件内，将从所述等离子体处理部供给来的高频电力导向所述上部电极；以及
加热器，其覆盖所述导电构件的一部分，用于加热所述导电构件。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备：中空的导电构件，其配置于所述罩构件内，将从所述等离子体处理部供给来的高频电力导向所述上部电极；以及
流体供给部，其使温度比所述制冷剂的温度高的流体循环至所述导电构件内的空间。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备：温度控制部，其设置于所述罩构件的外部，控制所述制冷剂的温度；以及
配管，其一部分配置于所述罩构件内，一部分配置于所述罩构件的外部，将被所述温度控制部控制温度后的所述制冷剂供给至所述冷却部，
其中，所述配管隔着具有电磁波遮蔽性和绝热性的构件固定于所述罩构件的侧壁。
10.一种等离子体处理方法，包括：
供给工序，向作为载置台的相向电极发挥功能的上部电极与从上方覆盖所述上部电极的罩构件之间的空间内供给露点温度比处理容器的外部气体的露点温度低的低露点气体，其中，所述载置台配置于所述处理容器内，并作为下部电极发挥功能；
冷却工序，使用温度比所述外部气体的露点温度低的制冷剂来冷却所述上部电极；以及
等离子体处理工序，通过向所述载置台和所述上部电极中的至少任一方供给高频电力，来将所述处理容器内的气体等离子体化，通过等离子体对所述载置台上的被处理体进行处理。
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