等离子体处理装置的制作方法

专利名称：：等离子体处理装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及对例如FPD(FlatPanelDisplay:平板显示器)基板等四边形基板进行等离子体处理的等离子体处理装置。
背景技术：
：例如在FPD基板的制造工序中，包括在其表面上形成图案的工序，在该工序中对基板实施蚀刻、溅射、CVD(ChemicalVaporDeposition:化学气相沉积)等的等离子体处理。作为进行这样的等离子体处理的装置例如举出平行平板等离子体处理装置。这种等离子体处理装置包括在处理容器内的处理空间构成下部电极的载置台；和平行地设置于该载置台的上部，具有处理气体的供给孔的上部电极。然后在基板处理时，将处理空间抽真空，并且将处理气体通过上述气体供给孔供给至处理容器内，当处理空间成为规定的压力时，向上部电极施加高频，在这些上部电极和下部电极之间形成电场。通过由该电场形成的处理气体的等离子体对上述载置台上的基板实施处理。图28(a)是表示作为该等离子体处理装置的一例的上部结构的纵截侧面的图，图28(b)是表示图28(a)的虚线的箭头1A的横截平面的图。图中11为角板状的上部电极，沿厚度方向多个气体供给孔lla被穿孔。图中12为支承上部电极11的四边形的上部电极基座，其周边部为凸缘，由上部电极基座12和上部电极11形成处理气体的扩散空间13。这些上部电极11和上部电极基座12例如由铝构成，高频电源14隔着匹配器14a与上部电极基座12连接，通过该上部电极基座12将高频施加至上部电极11。在上部电极基座12的中央上部设置有由陶瓷等绝缘部件构成的流路部件15，接地的金属制的气体供给管16的一端连接在流路部件15的上部。气体供给管16能够经由流路部件15的气体流路15a向扩散空间13供给处理气体。图中17为挡板(baffle),例如在中央和周边部穿孔有孔17a。从气体供给管16供给至扩散空间13的处理气体通过挡板17扩散至扩散空间13全体，并且从上部电极11的气体供给孔lla均匀地供给至下方的处理空间。此外，上部电极基座12在其内部形成有调温(温度调节)用的流体(chiller:冷却剂)的流路12a。为了在等离子体处理中使扩散空间13为减压气氛，该流体的热通过上部电极基座12的周边部传递至上部电极11，对在等离子体处理中暴露于等离子体的热的上部电极11的温度进行控制。此外，图中18为由绝缘材料构成的支承部，使上部电极基座12与处理容器的上盖19电绝缘。能够对大型的FPD基板进行处理的等离子体处理装置的大型化不断发展，现有的等离子体处理装置能够对被称为G8世代的其尺寸为2200X2500mmS左右的基板进行处理。但是，由于这样的等离子体处理装置的大型化，上述上部电极ll也大型化，在进行处理时，上述流体的热不能充分传递到上部电极11的中央部，该中央部的温度控制性下降。结果，在基板处理时，上部电极ll的中央部和周边部的温度差变大，在连续处理多个基板时，该温度差成为不稳定的状态，存在每个基板的处理条件发生变动，在各基板间产生处理的偏差的可能性，此外，担心可能会使处理的面内均匀性恶化。在专利文献1中记载了使气体分散室和冷却室叠层于上部电极上的等离子体蚀刻装置，但这是作为处理晶片的等离子体处理装置的技术，而不是四边形基板的等离子体处理装置的技术。此外在该专利文献1的图5中，虽然表示设置有冷却用的流体的流路，但其结构不明确。因此存在等离子体处理装置的上部以图29所示的方式构成的情况。对其与图28的上部结构的不同点进行说明，在上部电极基座12上不设置调温流路12a，在上部电极11的上部设置有调温板10。该调温板10具有与上部电极ll的气体供给孔lla重合的孔10a;和以避开该孔10a的方式设置的调温流体的流路(未图示)，在等离子体处理中对上部电极ll进行调温。但是，存在在调温板10中，难以以避开与气体供给孔lla配合设置的多个孔10a的方式形成上述调温流体流路，设置这样的调温板10一般成本较高的问题。此外，对下述内容进行了研究，为了保持大型化的基板的面内均匀性，在横方向划分例如图28和图29所示的上部结构的扩散空间13，形成用于向基板的中央区域、周边区域分别供给处理空气的划分区域，通过在各划分区域上连接流路部件15和气体供给管16并供给处理气体，对向基板的各部供给的处理气体的量进行控制。在专利文献2和专利文献3中揭示了这样的结构。在该情况下，为了达到例如基板上的中央区域和周边区域间气体的供给量的均匀化，设定周边区域的气体供给量比中央区域的少。其理由是，因为向基板的中央供给的处理气体沿着基板的表面扩散到周边，所以如中央区域和周边区域的气体的供给量相同，则周边区域的气体供给量增多。但是，在上部电极基座12被施加高频时，该上部电极基座的电压为数千V左右，在该上部电极基座12的表面和由金属构成的接地电位状态的气体供给管16的一端之间产生很大的电位差。此处，在平行的电极间产生放电的电压(放电开始电压)为电极间的气体压力(p)和电极间距离(d)的积的函数，已知以f(pd)表示的帕邢定律。当为了使向基板周边区域的气体供给量减少，使与对应基板的周边区域的上述划分区域连通的气体供给通路的压力降低时，根据该定律，在例如介于上部电极基座12和气体供给管16之间的流路部件15的气体流路15a中，其放电开始电压降低至例如300V左右，结果，担心在该气体流路15a上产生不稳定的等离子体。当产生这样的不稳定的等离子体时，本发明者们确认在上部电极11上产生异常放电(arching:击穿)，担心由该异常放电妨碍对基板的正常的处理，基板或上部电极受到损伤。此外，在向图30所示的下部电极施加高频的情况下，作为用于使等离子体均匀化的机构，在上部电极和处理容器之间设置阻抗调整电路，上部电极不是接地电位。在这样的装置中，由于在上部电极产生高频电位，也存在同样的问题。对于上述阻抗调整电路，详细情况记载于专利文献4。对图30的等离子体蚀刻装置的各部进行简单地说明，图中1A为兼用作基板S的载置台的下部电极。此外，图中1B、1C分别为等离子体产生用、偏压(bias)施加用的高频电源，隔着匹配箱1D连接于上述下部电极1A。此外图中1E为阻抗调整机构，连接于上部电极基座12。在上述问题之外，还存在在处理大型基板的情况下，在上部电极例如由于异常放电等受到损伤时，因为上部电极本身也为大型，所以更换的成本高的问题。专利文献l:日本特幵2000-306889(段0007和图5)专利文献2:日本特开昭56-87329(第2图)专利文献3:日本特开平11-16888(图1)专利文献4:日本特开2005-340760(段0027、图1等)
发明内容本发明的目的在于解决上述问题，提供一种等离子体处理装置，是对四边形基板进行等离子体处理的平行平板型等离子体处理装置，能够进行上部电极的温度控制性良好且稳定的处理。本发明的另一目的是提供一种等离子体处理装置，在该种等离子体处理装置中能够在上部电极受损伤时降低更换所需的成本。本发明的等离子体处理装置，向处理容器内供给处理气体并等离子体化，通过该等离子体对基板进行处理，其特征在于，包括设置在上述处理容器内，载置基板的下部电极；具有用于向上述基板供给上述处理气体的多个气体供给孔，与上述下部电极相对设置的板状的上部电极；覆盖上述上部电极的上面侧，在其与该上部电极之间形成与上述气体供给孔连通的处理气体的扩散空间的上部电极基座；设置在由该上部电极基座的内周面包围的区域内，连接上部电极的上面和上部电极基座的下面的连接部件；设置于上述上部电极基座，流通对上部电极进行调温用的调温流体的流体流路；设置于上述上部电极基座，向上述扩散空间导入处理气体的气体供给通路；和用于向上部电极和下部电极之间供给高频电力使处理气体等离子体化的高频电源。例如上述连接部件为沿横方向延伸的梁，上述梁例如划分扩散空间，形成多个划分区域。然后，将上述气体供给通路例如设置于每个划分区域，以能够在划分区域之间相互独立地控制处理气体的流量的方式在气体供给通路上设置有流量控制部，所谓在划分区域之间相互独立地控制处理气体的流量是指，在设置多个划分区域的情况下，相互独立控制该划分区域全部的流量，除此之外，还包括将划分区域归为组，独立控制该每个组的流量。也可以将上述梁形成为环状，以从内向外的方向划分扩散空间，例如在梁上穿设用于连通上述划分区域彼此之间的连通孔。本发明的等离子体处理装置的特征在于，例如上部电极也可以由在横方向排列的多个分割电极构成，各分割电极的周边部沿着梁被分割，相邻的分割电极的侧壁以相互倾斜并行的方式形成。密封部件可以介于分割电极和梁之间，此外分割电极也可以隔着由被压縮的弹性体构成的导电性部件连接在梁上。且基板例如为矩形状，上述分割电极形成为矩形状，在该情况下，例如上述基板的纵横的各边的长度为1.5m以下。上述气体供给通路包括具有例如设置于上部电极基座并且与上述扩散空间连通的气体供给通路的、由绝缘材料构成的流路部件；和连接于该流路部件的上游侧的金属制的气体供给管，上述由绝缘材料构成的流路部件，例如至少一部分埋设于上部电极基座。此外，上述由绝缘材料构成的流路部件的气体供给通路也可以以从其上游侧不能直视下游侧的方式弯曲形成。进而，装置也可以具有用于在上述由绝缘材料构成的流路部件内的压力变得比设定压力低时，向该流路部件内供给惰性气体，对该压力进行升压的单元。进一步，例如上述流体流路以沿着该梁的方式形成在梁的正上面，此外，例如上部电极的气体供给孔排列为矩阵状，纵横的排列间距为25mm以下。在本发明中，在由上部电极和具有流通调温流体的流体流路的上部电极基座构成的处理气体的扩散空间中，设置有连接上部电极的中央部上面和上部电极基座的下面的连接部件。上述调温流体的热通过该连接部件传递至上部电极的中央部，并对上部电极进行调温，因此，上部电极的调温控制性变好，结果，在对多个基板连续进行等离子体处理的情况下，能够抑制在每次处理时接受等离子体的热，上部电极中央部的温度产生变动，在基板间处理产生偏差。此外，当采用分割上述电极的结构时，各分割电极相比上部电极为小型，所以在制造工序中易于操作和加工作业，能够抑制制造成本，进一步，即使在由异常放电等造成破损的情况下，因为仅需更换包括该破损位置的分割电极即可，所以能够降低该更换所需的成本。图1为包括本发明的实施方式的等离子体蚀刻装置的真空处理系统的立体图。图2为上述真空处理系统的平面图。图3为上述等离子体蚀刻装置的纵截侧面图。图4为上述等离子体蚀刻装置具有的上部气体供给机构的纵截侧面图。图5为上述等离子体蚀刻装置具有的上部电极基座和上部电极的下侧立体图。图6为设置于上述上部电极基座的调温流体的流路的说明图。图7为表示梁和流路的位置关系的说明图。图8为上述上部气体供给机构的气体供给部的流路的立体图。图9为上部气体供给机构的其它例子的纵截侧面图。图IO为构成上述上部气体供给机构的上部电极基座和上部电极的下侧立体图。图11为表示上述上部电极基座的下面的平面图。图12为设置于上述上部气体供给机构的配管和调温用的流体流路的说明图。图13为上部气体供给机构的其它例子的纵截侧面图。图14为构成上述上部气体供给机构的上部电极基座和上部电极的下侧立体图。图15为构成上述上部气体供给机构的气体供给部的纵截侧面图。图16为设置于上述上部气体供给机构的配管和调温用的流体流路的说明图。图17为表示上述上部气体供给机构的流体流路的其它例子的说明图。图18为气体供给部的其它例子的纵截侧面图。图19为表示上部电极基座的其它例子的说明图。图20为上部气体供给机构的其它例子的纵截侧面图。图21为构成上述上部气体供给机构的上部电极基座和上部电极的下侧立体图。图22为设置于上述上部气体供给机构的配管和调温用的流体流路的说明图。图23为设置于上述上部气体供给机构的气体供给部的纵截侧面图。图24为表示其他的等离子体蚀刻装置的例子的纵截侧面图。图25为表示在评价试验中得到的等离子体蚀刻装置的抽真空所需的时间和上部气体供给机构的气体供给孔的间距的关系的图。图26为表示在评价试验中得到的上部电极的开口面积与基板各部的蚀刻速率的关系的图。图27为在评价试验中使用的气体供给部的纵截侧面图。图28为表示现有的等离子体处理装置的上部气体供给机构的结构的说明图。图29为现有的等离子体处理装置的其它例子的上部气体供给机构的纵截侧面图。图30为表示现有的等离子体处理装置的例子的纵截侧面图。符号说明S基板33载置台4上部气体供给机构41上部电极42上部电极基座43a、43b梁5气体供给部51流路部件具体实施方式以下，对本发明的实施方式，以在用于对FPD基板进行蚀刻处理的真空处理系统中应用本发明的等离子体处理装置的情况为例进行说明。图1为表示上述真空处理系统的概观的立体图，图2为表示其内部的水平截面图。图中2A、2B为用于从外部载置收容有多个FPD基板S的托架C1、C2的托架载置部，这些托架C1、C2例如通过升降机构21构成为升降自由，在一个托架C1中收容未处理基板S1，在另一个托架C2中收容处理完成的基板S2。此外，在托架载置部2A、2B的内侧连接有负载锁定室22和搬送室23，并且在托架载置部2A、2B之间，在支承台24上设置有用于在上述两个托架Cl、C2与负载锁定室22之间进行基板S的交接的基板搬送单元25，该基板搬送单元25具有设置于上下两层的臂25a、25b，和进退自由并且旋转自由地支承这些臂的基台25c。上述负载锁定室22以保持规定的减压气氛的方式构成，如图2所示，在其内部配设有用于支承基板S的缓冲架(bufferrack)22a。图中22b为定位器。此外，在上述搬送室23的周围配设有作为本发明的等离子体处理装置的一实施方式的三个等离子体蚀刻装置3。上述搬送室23以保持规定的减压气氛的方式构成，如图2所示，在其内部设置有搬送机构26。然后通过该搬送机构26，在上述负载锁定室22和三个蚀刻装置3之间搬送基板S。上述搬送机构26具有升降自由且旋转自由地设置的基台26a;设置在该基台26a的一端，旋转自由地设置在该基台26a上的第一臂26b;旋转自由地设置在第一臂26b的前端部的第二臂26c;和旋转自由地设置在第二臂26c上，支承基板S的叉状的基板支承板26d，通过由内置于基台26a的驱动机构驱动第一臂26b、第二臂26c和基板支承板26d，能够搬送基板S。此外，在连通上述负载锁定室22与搬送室23之间，连通搬送室23与各等离子体蚀刻处理装置3之间，以及连通负载锁定室22与外侧的大气气氛的开口部上，分别插入有气密地密封它们之间，且形成为能够开闭的闸阀27。接着，对等离子体蚀刻装置3，参照作为其纵截侧面图的图3进行说明。蚀刻处理装置3，在其内部具有用于对FPD基板S实施蚀刻处理的角筒形状的处理容器30。该处理容器30以平面形状为四角形状的方式构成，包括顶部开口的容器主体31，和以堵塞该容器主体31的顶部开口部的方式设置的上盖32。在容器主体31内的底部设置有构成用于载置基板S的下部电极的载置台32，通过支承部33被水平支承。支承部33从设置于容器主体31的底部中央的开口部向下方延伸并被支承在支承板33a上。图中33b为波纹管(bellows)体，其上端固定在上述开口部的开口边缘上，其下端固定在支承板33a的周边上，容器主体31内以气密的方式构成。此外，通过由未图示的升降机构使支承板33a升降，载置台32形成为升降自由。载置台32由铝、SUS等金属构成，通过导电通路33c连接在支承板33a上，通过该导电通路33c、支承板33a、波纹管体33b与容器主体31电连接，并被接地。此外，例如由真空泵构成的真空排气单元35通过排气通路34连接于容器主体31的侧壁下部。在该真空排气单元35上包括压力调整部(未图示)，以该压力调整部接收来自后述的控制部6A的控制信号，排气装置35依据该信号对处理容器30内进行真空排气从而使得处理容器30内维持于期望的真空度的方式构成。基板S形成为例如一边为2200mm，另一边为2500mm左右大小的四边形。另一方面，在处理容器30的上述载置台32的上方设置有用于向基板S供给处理气体的上部气体供给机构4。参照更详细显示的图4对该上部气体供给机构4进行说明。上部气体供给机构4包括以与载置台32的表面相对的方式设置的上部电极41;支承该上部电极41的上部电极基座42;气体供给部5;和与该气体供给部5连接的各气体供给管6163。图5为表示上部电极41和上部电极基座42的下面侧的立体图。如该图所示，上部电极41形成为角板状，沿其厚度方向穿孔有多个气体供给孔41a。然后，该气体供给孔41a沿着基板S的边排列成矩阵状，图中L1、L2所示的纵横的各气体供给孔41a之间的距离(间距)例如两者均为25mm。上部电极基座42形成为具有对应上部电极41的大小的角板状，其周边部作为凸缘部42a以向下方突出的方式形成。此外，由凸缘部42a的内周面包围的四边形区域上，大小不同的两个环状的，在此例中为四边形的环状的梁43a、43b从内侧以该顺序一体设置于上部电极基座42的下面，梁43a、43b和凸缘部42a以相互空出间隔的方式形成。通过从该上部电极41的下面侧将未图示的螺栓(bolt)插入至上部电极基座42的凸缘部42a,装卸自由地固定上部电极41的周边部，由此，在水平支承上部电极基座42的同时，梁43a、43b成为密着于上部电极基座42的上面的状态。在上部电极41和上部电极基座42的密着面上，树脂制的密封部件，例如0形圈43c、43d(参照图4)介于它们之间。而且，上部电极基座42通过由绝缘部件构成的支承部36水平地支承在处理容器30的上盖32上。通过作为分割部件的梁43a、43b将由上部电极41和上部电极基座42包围的空间从内向外划分成三个环状区域，由用于向基板S的中央部上供给处理气体的第一扩散空间44a、用于向基板S的中央部与周边部之间的中间部供给处理气体的第二扩散空间44b、用于向基板S的周边部供给处理气体的第三扩散空间44c构成。此外，在上部电极基座42上形成有调温流体流路46，如图6所示，该调温流体流路46采用下述结构，从上部电极基座42的一角进入该基座42，在凸缘部42a、梁43b和梁43a的上方依次沿着它们旋转，并且以可以说是一笔写就的方法，以从上述一角引出至流出侧的方式依次逆转旋转方向。该流路46的一端和其他端分别连接于调温流体供给部47，调温流体供给部47以向调温流体流路46循环供给调温流体的方式构成。通过在等离子体蚀刻处理时，在这样的流路46中流通调温流体，上述流体的热通过凸缘部42a、梁43a和梁43b传递至上部电极41，对上部电极41进行调温。通过使上述的等离子体蚀刻装置3的上部电极基座42的调温流体流路46沿着梁43a、43b且设置在梁43a、43b的正上面，能够通过这些梁43a、43b对上部电极41有效地进行调温。这里的"调温流体流路46设置在梁43的正上面"是指，并不限定于例如图7中实线所示的，在向下方投影流体流路46时，该投影区域整体纳入梁43的位置设置流路46的情况，也包括例如图7中双点划线所示的，在向下方投影流体流路46时，仅该投影区域的一部分纳入梁43的情况。上部电极基座42和上部电极41由导电体，例如铝、SUS等金属，构成，此外，高频电源47隔着匹配器47a和供电棒47b连接在上部电极基座42上。上部电极41也可以由硅等半导体构成。接着对气体供给部5进行说明。气体供给部5包括以分别向各扩散空间44a、44b、44c供给处理气体的方式在上部电极基座42上形成的三个气体供给通路45;和在分别对应这些气体供给通路45的位置上，形成有例如其一部分埋设于上部电极基座42，与气体供给通路45连通的气体供给通路52的、由绝缘材料(例如陶瓷)构成的圆柱状的流路部件51a、51b、51c。这些流路部件51a、51b、51c均为相同的结构，分别连接于金属制的气体供给管61、62、63的一端侧的凸缘部。而且，各气体供给管61、62、63接地。如图4和图8所示，上述由绝缘材料构成的流路部件51a51c中的气体供给通路52，以在朝向扩散空间44a、44b、44c的途中分支成四个并沿横方向展开之后，向下方弯曲，再次合流并与气体供给通路45连通的方式构成，即具有在其上游端不能直视下游端的迷宫式结构。此外，在该例子中相对一个被划分的扩散空间，一个气体供给通路45开口并供给处理气体，但是也可以相对一个被划分的扩散空间，例如以在上部电极基座42上左右对称的方式设置多个气体供给通路45，流路部件51a51c连接在这些各个气体供给通路45上。在该等离子体蚀刻装置3中，通过梁43a、43b将在上部电极41和上部电极基座42之间形成的处理气体的扩散空间44划分成三个扩散空间44a44c，从三个流路部件51a51c的气体供给通路52向各扩散空间44a44c供给处理气体。然后，为了在基板S上的中央区域和周边区域之间达到气体的供给量的均匀化，将周边区域的气体供给量设定得比中央区域的少。其理由是，向基板S的中央供给的气体沿着基板S的表面扩散到周边，因此如中央区域和周边区域的气体供给量相同，则周边区域的气体供给量变多。因此，相比于在
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栏中所说明的，不划分扩散空间、从一个气体流路向该没被分割的扩散空间供给处理气体的结构中的上述流路中的处理气体的压力，对应扩散空间44c的流路部件51c的气体供给通路52的处理气体的压力较低，根据已述的帕邢定律，在气体供给管63和其下方的上部电极基座42之间，放电开始电压降低。当气体供给通路52沿一直线延伸时，在该气体供给通路52内易于产生绝缘破坏，引起异常放电，但如上所述，弯曲气体供给通路52，使得从气体供给管63不能直视气体供给通路45，则电荷难以在空间中移动，结果能够抑制异常放电的产生。采用这样的结构的优点在于，虽然以气体供给管63是由金属制造的为基础，但也能够适用于不是金属制而由其它导电性部件构成的情况。此外，虽该迷宫式结构对向周边侧的扩散空间供给气体的部分特别有效，但在本例中，在各流路部件51a51c的全部中均予以采用。而且，因为只要采用在上部电极基座42和气体供给管6163之间形成的由绝缘材料构成的流路中，从其上游侧不能直视下游侧的结构，就能够防止上述电荷的直线移动，所以气体供给通路52的分支也可以不是四个，例如为两个，并且也可以形成为S字状或螺旋状。而且，将图4中气体供给管61、62、63的一端与上部电极基座42之间的距离(流路部件51a51c的高度)Hl设定为例如50mm150mm。气体供给管61、62、63的另一端相互合流并连接在处理气体供给源64上。在气体供给管6163上插入设置有阀和质量流量控制器(MFC)，这些阀和MFC构成气体供给系统65，气体供给系统65根据从控制部6A发送的控制信号，以能够控制向各扩散空间44a、44b、44c的处理气体的供断和流量的方式构成。在上述真空处理系统上设置有例如由计算机构成的控制部6A。控制部6A具有由程序、存储器、CPU构成的数据处理部等，以控制部6A将控制信号发送到真空处理系统的各部，通过进行后述的各步骤能够对基板S实施蚀刻处理的方式，将命令组合成上述程序。此外，例如在存储器中设置写入等离子体蚀刻装置3的处理压力、处理时间、气体流量、电力值等的处理参数的值的区域，CPU在执行程序的各命令时读出这些处理参数，将与该参数值对应的控制信号发送到该等离子体蚀刻装置3的各部。该程序(也包括与处理参数的输入用画面相关的程序)储存在例如由软盘、光盘、MO(光磁盘)等构成的作为存储介质的存储部6B中，并安装在控制部6A上。接着，对如上述那样构成的真空处理系统的处理动作进行说明。首先，进退驱动基板搬送单元25的两个臂25a、25b，将两块基板Sl从收容有未处理基板S1的一方的托架C1一起搬入负载锁定室22。在负载锁定室22内，通过缓冲架22a保持基板Sl，并且在臂25a、25b退避之后，对负载锁定室22内进行排气，使内部减压至规定的真空度。在完成抽真空之后，通过定位器22b进行基板Sl的定位。在基板Sl被定位之后，打开负载锁定室22和搬送室23之间的闸阀27，通过搬送机构26将两块基板Sl中的一块转移到基板支承板26d上，关闭上述闸阀27。接着，打开搬送室23和规定的等离子体蚀刻装置3之间的闸阀27，通过搬送机构26将上述基板Sl搬入该等离子体蚀刻装置3，关闭上述闸阀27。在等离子体蚀刻装置3中，例如预先在流体流路46中流通己通过调温单元46调温的流体，例如galden，该流体的热通过上部电极基座42的凸缘部42a和梁43a、43b传导至上部电极41，并保持上部电极41为例如9(TC。然后，当基板S载置在载置台32上时，从处理气体供给源64通过气体供给系统65向被分割的各扩散空间44a、44b、44c供给处理气体，例如Cl2、SF6、CF4等的卤素类气体。根据处理气体的种类等处理条件决定上部电极41的设定温度。供给至各扩散空间44a44c的处理气体在这些扩散空间44a44c中扩散，并且通过上部电极41的气体供给孔41a供给至基板S的中央部、中间部、周边部。此时在气体供给系统65中，根据上述理由，进行流量设定，使气体流量为44a〉44b〉44c的关系。此外，真空排气单元35对处理容器30内进行真空排气，通过包括在该排气单元35内的未图示的压力调整部，将处理容器30内调整至规定的压力。然后，从高频电源47通过匹配器47a、供电棒47b和上部电极基座42向上部电极41供给高频电力，由此高频通过处理空间、载置台32和处理容器30返回大地。结果，在上部电极41和作为下部电极的载置台32之间的处理空间内形成等离子体，对基板S进行蚀刻处理。该蚀刻处理结束后，搬送机构26接收处理完成基板，将其搬送至负载锁定室22。在两块处理完成基板S2被搬送到负载锁定室22中的时刻，通过搬送单元25的臂25a、25b将处理完成基板S2搬送至处理完成基板用的托架C2。由此，一块基板S的处理结束，并对搭载于未处理基板用的托架Cl上的全部未处理基板Sl进行该处理。这样的等离子蚀刻装置3具有下述效果。因为利用调温流体，不仅通过周边的凸缘部42a，而且通过靠中央的梁43a、43b对上部电极41进行调温，所以中央部的温度控制变得容易，能够在进行基板S的连续处理时抑制在基板间处理条件产生变动，此外，因为也提高了等离子体处理的面内均匀性，所以提高成品率。此外，因为不需要如
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所述，釆用将调温板叠层在上部电极41上的结构，所以能够大幅度地降低制造成本。进一步，因为将上部电极41的上侧的气体的扩散空间划分成周边部和中央部，并且能够对被划分的扩散空间44a44c各自独立地进行气体的流量调整，所以通过将中央部侧的处理气体的流量设定得比周边部侧的大，能够以高的面内均匀性对基板S供给处理气体，通过这样的气体供给控制，即使周边部的气体供给通路的压力降低，在气体供给通路内成为易引起异常放电的状态，因为如上所述，绝缘部分的气体供给通路52采用迷宫式结构，所以能够抑制异常放电的产生。此外，对处理容器30内抽真空使其为规定的压力，也必须吸取扩散空间44a44c的气氛，如
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栏中说明的那样，由于等离子体处理装置的大型化，这样的扩散空间的容积与现有的相比增大，结果存在上述抽真空所需的时间比现有的长，基板的处理速度降低的问题。但是通过在排列成矩阵状的气体供给孔41a组中将其间距设定为25mm以下，如后述的评价试验所示，能够縮短该抽真空的时间。接着，参照图9对等离子体蚀刻装置3的上部气体供给机构的其它的结构例进行说明。而且，图中与上述实施方式相同的结构的部分使用相同的编号。该实施方式的上部气体供给机构7具有四块上部电极71、上部电极基座72和气体供给部53，如图10所示，这些上部电极71具有将上述上部电极41分割成四份，成十字形的形状。图10所示的各边L3、L4的长度例如均为1.5m以下。图中71a为气体供给孔。此外，上部电极基座72虽然与上述上部电极基座42为同样的结构，但在其下面设置有十字形的梁73，该梁73的四个端部连接在上部电极基座72的周边的凸缘部72a上。将四块上部电极71配置成从平面看为矩形状，如图11所示，作为树脂制的密封件的O形圈74成为以对应上部电极71的形状的方式形成的密封部件，上部电极71的周边部以通过该O形圈74分别密接于梁73和凸缘部72a的方式，通过未图示的螺栓，装卸自由地被固定，形成相互被划分开的四个扩散空间75a。该扩散空间75a以通过上述O形圈74获得高的气密性的方式形成。此外为了确保上部电极基座72和上部电极71的导电性，即高频的电流通路，作为由弹性体构成的导电性部件，将带状的金属制的薄板巻成线圈状而构成的屏蔽螺旋(shieldspiral)76包围0形圈74，以在还原范围内被压紧的状态介于并密着于各上部电极71的周边部和上部电极基座72的方式设置。此外，为了防止图变得繁杂，在图10中省略O形圈74和屏蔽螺旋76的图示。在上部电极基座72上设置有位于对应各扩散空间75a的位置的四个气体供给部53，该气体供给部53为与上述气体供给部5大致相同的结构。气体供给管61的一端连接于各气体供给部53的流路部件54，该气体供给管61的上游侧如图12(a)所示合流，并且通过气体供给系统65与处理气体供给源64连接。此外，如图12(b)所示，在上部电极基座72上形成有从平面看上下左右分别对称，并且沿着梁73和凸缘部72a的栅格状的流体流路77，通过在该流体流路77中从上部电极基座72的一角朝向对角流通已调温的流体，对形成于流体流路77的正下方的梁73和凸缘部72a进行调温，通过它们上部电极71被调温。虽然在该流体流路77上设置有很多分支点，但如上所述，当在流体流路77中从上部电极基座72的一角朝向对角流通流体的时候，不论流体从各分支点流入哪个通路，均移动一定的距离，所以流体的传导率(conductance)相同，调温流体在流路77整体中均等地流通，能够对各上部电极71均匀地进行调温。因为根据该实施方式采用分割上部电极的结构，所以各上部电极71变得小型，因此，上部电极的制作变得容易，能够降低价格。尤其是由于气体供给孔71a的加工作业变得容易，能够縮小该气体供给孔71a的间距，例如能够使该间距为25mm以下，从而即使气体供给孔71a各自的传导率小也能够縮短抽真空的时间。此外，因为是小型，所以在维修时易于从上部电极基座72卸下各上部电极71和再次安装。进一步，即使在由异常放电等引起上部电极71破损的情况下，也能够仅更换包括该破损位置的上部电极71,因此能够防止成本的增加。作为分割电极的上部电极71的尺寸优选是一边为1.5m以下。接着，参照图13对其它上部气体供给机构的结构例进行说明。该上部气体供给机构8具备9块矩形的上部电极81和上部电极基座82。从平面看该9块上部电极81被排列成矩形状，如图14所示，采用沿着后述的梁83将上述上部电极41分割成9块的结构，以其一边的长度例如与上部电极71同样，为1.5m以下的方式形成。此外，各上部电极81的相邻侧壁如图13的虚线的范围内所示，形成为相互并行的斜面。其目的在于，即使在蚀刻处理中处理气体从处理空间流入上部电极81、81的间隙，形成堆积物，也能够通过这样使接缝倾斜，利用摩擦抑制该堆积物作为微粒落下至基板S。而且，这样的结构也能够适用于上述将上部电极41分割成四块的情况。图中81a为处理气体的供给孔。作为上述上部电极基座82与上述上部电极基座42、72的不同点，能够举出从平面看梁83形成为井字形。以密着于该梁83和构成上部电极基座82的周边部的凸缘部82a的方式，各上部电极81的周边部固定在该上部电极基座82上，由此形成向基板S的中央供给处理气体的一个扩散区域84a和向基板S的周边部供给气体的8个扩散空间84b。图中85为挡板，后面对其进行阐述。在上部电极基座82的上部设置有位于对应各扩散空间84a、84b的位置的由陶瓷构成的流路部件55a、55b。气体供给管61的一端连接于与扩散空间84a对应的流路部件55a的上部，此外，气体供给管62的一端连接于与扩散空间84b对应的流路部件55b的上部。该流路部件55a、55b相互间为相同的结构，在其内部具有与上述的流路部件51a的气体供给通路52相似的分支为四个的气体供给通路56。但是如图15所示，气体供给通路56以在其下端不集中地朝向扩散空间84a、84b，并在其上开口的方式构成。上述挡板85由导电性部件构成，在各扩散空间84a、84b上堵塞该气体供给通路56，并且其周边部密着于上部电极基座82。作为图15中的H2表示的绝缘距离的气体供给管61与挡板85的距离(流路部件55b的高度)例如为50mm150mm。而且，与上述气体供给通路52同样，气体供给通路56的分支并不限定于四个，也可以为两个。各气体供给管61、62的上游侧相互合流，并且连接在处理气体的供给源64上。然后，通过插入设置于气体供给管61、62的气体供给系统65分别对向扩散空间84a、扩散空间84b供给的处理气体的流量进行控制，并且能够对向基板S的中央部供给的处理气体的流量和向基板S的周边部供给的处理气体的流量进行控制。此外，如图13和图16(a)所示，分支管91、92的一端分别与气体供给管61、62连接，分支管9K92的另一端相互合流构成配管93，该配管93与He(氦)气的供给源94连接。在分支管91、92上分别插入设置有各个阀V1、阀V2，在配管93上插入设置有压力控制机构95。压力控制机构95具有流量调整阀和检测该阀的下游侧的压力的压力计，在气体供给通路56的压力降低，成为引起气体供给通路56内的异常放电的压力时，在不施加高频的同时，根据压力计的检测结果调整上述流量调整阀的开度，向配管93的下游侧供给已设定的规定流量的He气。此外，同样的功能也能够检测气体供给管61、62的气体流量。在向各扩散空间84a、84b供给处理气体时，当以基板S的中央部或周边部中的任何一个的流量比例如预先设定的基准流量低的方式组合方案时，接收控制部6A的控制信号，打开阀V1、V2中的与低于该基准流量的一侧对应的阀(V1或V2)。如上所述，多为向周边部侧的扩散空间的处理气体的供给量低，在这种情况下，打开阀V2。以这种情况为例，例如在处理气体的供给的同时，He气通过分支管92与处理气体一同流入对应的流路部件55b。以仅补偿此时的处理气体的供给量不足于基准流量的份的方式设定此时的He气的流量，结果控制该流路部件55b的气体供给通路56，使其为规定的压力，根据上述的帕邢定律，放电开始电压升高，因此能够更可靠地抑制放电的产生。如图16(b)所示，在上部电极基座82上设置有与上述的上部电极基座72的流体流路77相似的，从平面看上下左右对称的栅格状的流体流路86，该流体流路86以通过上部电极基座82的凸缘部82a和梁83之上的方式形成。然后，与流体流路77同样，流体从上部电极基座82的一角朝向其对角流通，不论流体从流路77的各分支点流入哪个通路，从该角到对角的流体所经过的通路的距离相同，流体在流体流路86整体中均匀地流动。而且，如图17所示，也可以在上部电极基座82上形成调温流体流路。图17(a)、图17(b)分别为该调温流体流路87的平面图、立体图，图17(c)为上部电极基座82的纵截侧面图。该流路87是沿着在上部电极基座82的宽度方向延伸的中心线对称，且上下两层的立体结构，在图17(a)、(b)中分别以实线表示上层侧的流路87a，以虚线表示下层侧的流路87b。上层侧的流路87a以包围中央的扩散空间84a的投影区域，朝向上部电极基座82的一边的方式形成，在朝向该一边的途中与下层侧的流路87b连接。下层侧的流路87b以沿着上部电极基座82的凸缘部82a，在朝向与上述边相对的边的途中分支，并包围上部电极基座82的四角的扩散空间84b的投影区域的方式形成。构成这样的调温流体流路87，因为调温流体在供给至上部电极基座82直到排出之前移动一定的距离，所以也能够在流体流路87均等地流通，且也能够对各上部电极81均匀地进行调温。此外，设置于该上部电极基座82的气体供给部的流路部件也可以是如图18所示的结构。图18所示的流路部件57例如由陶瓷构成，与流路部件53同样，具有直线状的气体供给通路58，以使该供给通路58的下端扩径的方式，流路部件57的下部构成为凸缘状。然后，向气体供给通路58的扩径部供给的气体以通过上述挡板85扩散到扩散空间84a、84b整体的方式供给。为了抑制气体供给通路58的放电，采用图18中H3表示的流路部件57的高度例如为100mm300mm的结构。此外，上部气体供给机构8的上部电极基座也可以釆用图19所示的结构。该上部电极基座101具有与上部电极基座82大致相同的结构，具有由梁83划分而成的共9个扩散空间84a、84b，如图19(a)所示，在其上部与中央的扩散空间84a和四角的扩散空间84b对应的位置上，例如通过上述气体供给部5连接有气体供给管61、62。此外如图19(b)所示，在梁83的划分各扩散空间84b彼此之间的部分上，沿横方向设置有连通孔83c。当向构成上部电极基座82的上部四角的气体供给部5的流路部件51a和气体供给通路45供给处理气体时，该处理气体从对应的四角的扩散空间84b通过孔83c流通至相邻的扩散空间84b，并供给至基板S的周边部全体。通过采用这样的结构，能够抑制供给至基座101周边部的每一个流路部件51a的处理气体的流量的下降，因此能够更可靠地抑制在这些流路部件51a产生放电。而且，也可以构成如图20所示的上部气体供给机构。该上部气体供给机构110具有16块上部电极111、上部电极基座112和后述的气体供给部5A，将上部电极41沿纵横方向16等分，形成具有气体供给孔llla的上部电极111。然后，如图21所示，在上部电极基座112中，以与该16块上部电极111对应的方式，梁113形成为井字形，形成被上部电极111和上部电极基座112包围的共16个被划分的扩散空间。将被划分的中央的四个区域、在其周围形成的12个区域分别设定为扩散空间114a、114b。然后，如图22(a)所示，形成气体供给管61、62的配管网，分别对向扩散空间114a、扩散空间114b供给的处理气体的流量进行控制，分别独立地控制向基板S的中央部供给的处理气体的流量和向周边部供给的处理气体的流量。此外，如图22(b)所示，调温流体的流路116形成为格子状，该流体流路116以通过梁113和上部电极基座112的凸缘部112a的上方的方式形成。然后，与上部电极基座82的流路86同样，以流体从上部电极基座112的一角朝向对角流动，通过上述梁113和上部电极基座112的凸缘部112a，冷却各上部电极111的方式构成。气体供给部5A具有与上述的气体供给部5大致相同的结构，具有代替流路部件51a51c的流路部件5B。如图23所示，在其内部设置的气体供给通路5C与流路部件51的气体供给通路52不同，在直线上形成。然后，为了抑制上述的放电的产生，将图中H4表示的流路部件5B的高度，即绝缘距离例如设定为100mm300mm。作为异常放电防止的对策，总结己述的各种方法，共举出了以下三种如图8、图15所示，使绝缘性的流路部件的流路为迷宫式结构;如图18和图23所示，设定较大的流路的长度，例如为200mm;和如图16(a)所示，设置流路的压力控制机构，在任何一个实施方式中均可以单独地实施这些方法，或者也可以在前两者的各自的对策上进行添加，进一步地组合压力控制机构。此外，各实施方式所示的各上部气体供给机构不仅适用于向上部电极施加高频的等离子体处理装置，也适用于向下部电极施加高频的处理装置。图24为上部气体供给机构8应用于那样的等离子体处理装置的例子，图中121为兼用作载置台的基板S的下部电极。图中122例如为13.56MHz的等离子体产生用的高频电源，图中123例如为3.2MHz的偏压施加用的高频电源。这些高频电源122、123隔着匹配箱124与上述下部电极121连接。更详细地进行说明，匹配箱124具有框体，在该框体中分别设置有各高频电源122用、123用的匹配电路122a、123a，在各匹配电路122a、123a的后段，来自各高频电源122、123的供电线结线，如图所示，连接于下部电极121的中心部。此外，图中125、126为绝缘部件，支承下部电极121，并与处理容器30绝缘。此外，在上部电极基座82a上，代替高频电源47，连接有阻抗调整器127。然后，当从高频电源122、123分别向下部电极121施加规定的高频时，在下部电极121和上部电极81之间形成等离子体，对基板S进行蚀刻处理。(评价试验1)使用在纵横方向等间隔排列有气体供给孔41a的已述的等离子体蚀刻装置3，测定从利用氧气将处理容器30内调压到26.7Pa(200mTorr)的状态直到抽真空完成的时间。对于气体供给孔41a的排列图案，按照如表1所示的三种方式设定其间距。其中，所谓间距相当于图5中的U(=L2)。评价结果如表1和图25所示。间距为50mm时，所需时间为50秒，将间距设定为25mm时的所需时间为16秒，且将间距设定为12.5mm时的所需时间为3秒。在实用上优选抽真空所需的时间为20秒以下，因此根据该试验的结果，优选间距为25mm以下。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>(评价试验2)作为评价试验2，对于在表面上形成非结晶硅(a-Si)膜的基板S，使用
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所示的不划分扩散空间的等离子体蚀刻装置，对基板S的中央部、中间部、周边部的各自的蚀刻速率进行测定。此外，作为该评价试验2的蚀刻装置，使用图24所示的向兼用作载置台的下部电极121分别施加等离子体形成用的高频和偏压施加用的高频的装置。其中，处理的基板S具有上述的尺寸。将处理中的处理容器30内的压力设定为6.67Pa(50mT)，使用Cl2(氯)/SF6类气体作为处理气体。通过使用在上部电极整个面上存在气体供给孔(喷淋开口面积为100。％)和仅在上部电极的中央部存在气体供给孔(喷淋开口面积为50%)的上部电极，使开口面积以两种方式变化，并进行试验。图26为表示上述评价试验2的结果的图。在喷淋开口面积为50%时，基板整体的平均蚀刻速率为每分钟2700A，在喷淋开口面积为100%时，基板整体的平均蚀刻速率为每分钟3000A。此外，图中30%、14%的数值分别表示基板整体的蚀刻速率的均匀性。从该图可知，当上部电极41的开口面积变小时，相比于基板S的周边部，中央部的蚀刻速率更快。由此可知，通过如上述的实施方式的上部电极基座42、82、112那样，以梁划分处理气体的扩散空间，能够控制向处理基板的中央部和周边部分别供给的处理气体的流量，通过采用该结构，能够任意地控制基板各部的蚀刻速率。此外，现有技术中为了调整向基板各部的气体供给量而改变喷淋开口面积，就必须再设计和再制造上部电极，这样会耗费很大的成本，但在上述的实施方式中因为能够利用梁变更向基板S各部的供给量，所以能够抑制这样的成本耗费。(评价试验3—1)接着，作为评价试验3—1，使用图24所示的具有上部气体供给机构8，向下部电极121供给等离子体形成用的高频和偏压用的高频的等离子体蚀刻装置，在向基板S供给一定量的处理气体形成等离子体的时候，相对向基板S中央部供给的气体流量，使向基板S周边部供给的气体流量变化，测定与该周边部对应的流路部件的放电的有无。但是使用图27所示的部件作为该流路部件。虽然该图的流路部件59具有与流路部件57同样的气体供给通路58，但只有在上部电极基座82上突出的上部59a是由陶瓷构成的，构成凸缘部的下部59b由作为金属的SUS构成。将图27中H5所示的上部电极基座82和气体供给管61(62)的距离(上部59a的高度)H5设定为50mm。分别将处理中的偏压施加用的高频电源的电力设定为5kW，将等离子体形成用的高频电源122的电力设定为15kW。此外，将处理中的处理容器30内的压力设定为6.67Pa(50mT)，并且使用02(氧)/Cl2(氯)类气体作为处理气体。而且，不进行上述的来自He气供给源94的He气的供给。下述表2表示试验的结果。表中C/E流量比是指向对应于基板中央部的扩散空间84a供给的气体流量向对应于基板周边部的一个扩散空间84b供给的气体流量的比。如该表2所示，可知在周边部的气体流量少时，根据上述的帕邢定律，在流路部件59产生放电。此外，在不向周边部供给气体时，在上部电极产生异常放电。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>(评价试验3—2)虽进行与评价试验3—1同样的试验，但使用图18所示的流路部件57作为流路部件。下述表3表示其结果，在任何一个C/E流量比之下气体供给部均为暗，观察不到放电。也没有发现上部电极的异常放电。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>根据上述评价试验3—13—3可确认，通过以实施方式所示的方式构成流路部件，能够抑制该流路部件的流路的放电的产生，能够抑制在上部电极产生异常放电。权利要求1.一种等离子体处理装置，向处理容器内供给处理气体并等离子体化，通过该等离子体对基板进行处理，其特征在于，包括设置在所述处理容器内，载置基板的下部电极；具有用于向所述基板供给所述处理气体的多个气体供给孔，与所述下部电极相对设置的板状的上部电极；覆盖所述上部电极的上面侧，在其与该上部电极之间形成与所述气体供给孔连通的处理气体的扩散空间的上部电极基座；设置在由该上部电极基座的内周面包围的区域内，连接上部电极的上面和上部电极基座的下面的连接部件；设置于所述上部电极基座，流通对上部电极进行温度调节用的温度调节流体的流体流路；设置于所述上部电极基座，向所述扩散空间导入处理气体的气体供给通路；和用于向上部电极和下部电极之间供给高频电力使处理气体等离子体化的高频电源。2.如权利要求l所述的等离子体处理装置，其特征在于所述连接部件为沿横方向延伸的梁。3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于所述梁划分扩散空间，形成多个划分区域。4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于所述气体供给通路设置于每个划分区域，以能够在划分区域之间相互独立地控制处理气体的流量的方式，在气体供给通路上设置流量控制部。5.如权利要求3或4所述的等离子体处理装置，其特征在于所述梁形成为环状，以从内向外的方向划分扩散空间。6.如权利要求35中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于在梁上穿设用于连通所述划分区域彼此之间的连通孔。7.如权利要求36中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于上部电极由在横方向排列的多个分割电极构成，各分割电极的周边部沿着梁被分割。8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于相邻的分割电极的侧壁以相互倾斜并行的方式形成。9.如权利要求7或8所述的等离子体处理装置，其特征在于密封部件介于分割电极和梁之间。10.如权利要求79中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于分割电极隔着由被压縮的弹性体构成的导电性部件连接在梁上。11.如权利要求710中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于-基板为矩形状，所述分割电极形成为矩形状。12.如权利要求ll所述的等离子体处理装置，其特征在于所述基板的纵横的各边的长度为1.5m以下。13.如权利要求112中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于-所述气体供给通路包括具有设置于上部电极基座并且与所述扩散空间连通的气体供给通路的、由绝缘材料构成的流路部件；和与该流路部件的上游侧连接的金属制的气体供给管。14.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于所述由绝缘材料构成的流路部件的至少一部分埋设于上部电极基座。15.如权利要求13或14所述的等离子体处理装置，其特征在于所述由绝缘材料构成的流路部件的气体供给通路的长度为50mm300mm。16.如权利要求1315中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于所述由绝缘材料构成的流路部件的气体供给通路以从其上游侧不能直视下游侧的方式弯曲形成。17.如权利要求1316中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于具有用于在所述由绝缘材料构成的流路部件内的压力变得比设定压力低时，向该流路部件内供给惰性气体，对该压力进行升压的单元。18.如权利要求117中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于所述流体流路以沿着该梁的方式形成在梁的正上面。19.如权利要求118中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于上部电极的气体供给孔排列成矩阵状，纵横的排列间距为25mm以下。全文摘要本发明提供一种等离子体处理装置，在对四边形基板进行等离子体处理的平行平板型等离子体处理装置中，能够进行上部电极的温度控制性良好且稳定的处理。该等离子体处理装置包括具有用于向基板供给上述处理气体的多个气体供给孔，与上述下部电极相对设置的板状的上部电极；覆盖上部电极，在其与该上部电极之间形成与上述气体供给孔连通的处理气体的扩散空间的上部电极基座；设置在由该上部电极基座的内周面包围的区域内，连接上部电极的上面和上部电极基座的下面的连接部件；和设置于上述上部电极基座，流通对上部电极进行温度调节用的温度调节流体的流体流路。文档编号H01J37/32GK101236891SQ20081000307公开日2008年8月6日申请日期2008年1月18日优先权日2007年1月19日发明者佐佐木和男,南雅人申请人:东京毅力科创株式会社