特開 2023-117975 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023117975

(43)【公開日】2023-08-24

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230817BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230817BHJP

   H01L 21/205 20060101ALN20230817BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20230817BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H01L21/302 101G

H05H1/46 M

H01L21/205

H01L21/31 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022020815

(22)【出願日】2022-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】杉山 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】猪狩 浩

(72)【発明者】

【氏名】長山 将之

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA01

2G084BB07

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC08

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD23

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD63

2G084DD64

2G084FF14

2G084FF15

2G084FF22

2G084FF38

2G084FF39

5F004AA16

5F004BA09

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB26

5F004BC02

5F004BC03

5F004BC08

5F004CA03

5F004CA06

5F045AA08

5F045BB08

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB03

5F045EE04

5F045EF01

5F045EF05

5F045EF11

5F045EH05

5F045EH14

5F045EH20

5F045EJ03

5F045EJ05

5F045EM05

(57)【要約】

【課題】異常放電を防止するプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に設けられ、基板を保持する基板支持部と、前記基板支持部に対向するシャワーヘッドと、を備え、前記シャワーヘッドは、ガスを吐出するガス流路が形成されたシャワープレートを有し、前記シャワープレートは、凹部を有する基材と、前記凹部に挿入して接合される埋込部材と、を有し、前記ガス流路は、前記基材に形成され、前記凹部と連通する第１流路と、前記埋込部材に形成される第２流路と、前記基材及び前記埋込部材の少なくとも一方に形成され、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通路と、を有する、プラズマ処理装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に設けられ、基板を保持する基板支持部と、
前記基板支持部に対向するシャワーヘッドと、を備え、
前記シャワーヘッドは、
ガスを吐出するガス流路が形成されたシャワープレートを有し、
前記シャワープレートは、
凹部を有する基材と、
前記凹部に挿入して接合される埋込部材と、を有し、
前記ガス流路は、
前記基材に形成され、前記凹部と連通する第１流路と、
前記埋込部材に形成される第２流路と、
前記基材及び前記埋込部材の少なくとも一方に形成され、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通路と、を有する、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１流路と前記第２流路とは、非同軸に配置される、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記基材と前記埋込部材とは、溶接または導電性接着剤による接着で接合される、
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記基材及び前記埋込部材は、ＳｉまたはＳｉＣで形成される、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記基材及び前記埋込部材は、同じ材質で形成される、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記埋込部材は、複数積層されて前記基材の前記凹部に接合され、
積層する前記埋込部材の間に前記ガス流路を形成する、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記シャワーヘッドは、
前記シャワープレートを保持する保持プレートと、を更に有し、
前記保持プレートは、電源から電圧が印加される、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ガス吐出孔が形成された下部部材と、連通孔が形成された中間部材と、ガス通路孔が形成された上部部材と、を積層させた上部電極を有するプラズマ処理装置が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、貫通細孔を有する薄いシリコン電極板を複数枚重ね合わせて貫通細孔を有する冷却板にボルトで固定してなることを特徴とするプラズマエッチング用多層シリコン電極板が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５３３６９６８号公報

【特許文献2】特許第３８７３２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一の側面では、本開示は、異常放電を防止するプラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に設けられ、基板を保持する基板支持部と、前記基板支持部に対向するシャワーヘッドと、を備え、前記シャワーヘッドは、ガスを吐出するガス流路が形成されたシャワープレートを有し、前記シャワープレートは、凹部を有する基材と、前記凹部に挿入して接合される埋込部材と、を有し、前記ガス流路は、前記基材に形成され、前記凹部と連通する第１流路と、前記埋込部材に形成される第２流路と、前記基材及び前記埋込部材の少なくとも一方に形成され、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通路と、を有する、プラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図の一例。

【図2】第１実施形態に係るシャワープレートの断面図の一例。

【図3】（ａ）はシャワープレートの上方斜視図の一例であり、（ｂ）はシャワープレート１３２の底面図の一例であり、（ｃ）は流路の拡大平面図の一例。

【図4】シャワープレートの分解断面図の一例。

【図5】シャワープレートに形成される流路の形状を示す斜視図の一例。

【図6】シャワープレートに形成される流路の他の形状を示す斜視図の一例。

【図7】シャワープレートに形成される流路の更に他の形状を示す斜視図の一例。

【図8】シャワープレートに形成される流路の更に他の形状を示す斜視図の一例。

【図9】第２実施形態に係るシャワープレートの断面図の一例。

【図10】第２実施形態に係るシャワープレートに形成される流路の形状を示す斜視図の一例。

【図11】第３実施形態に係るシャワープレートの断面図の一例。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0009】

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図の一例である。

【0010】

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

【0011】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0012】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

【0013】

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0014】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0015】

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ（１３ａ１～１３ａ３）、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ（１３ｂ１～１３ｂ３）、及び複数のガス導入口１３ｃ（１３ｃ１～１３ｃ３：図２参照）を有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。

【0016】

また、図１に示すシャワーヘッド１３は、ガス導入部５１と、ガス導入部５２と、ガス導入部５３と、を有する。ガス導入部５１は、プラズマ処理チャンバ１０内の基板Ｗの中心領域（センター領域）にガスを導入する。ガス導入部５２は、ガス導入部５１よりも外側領域（中間領域）にガスを導入する。ガス導入部５３は、ガス導入部５２よりも外側領域（エッジ領域）にガスを導入する。ガス導入部５１、ガス導入部５２及びガス導入部５３は、同心状に配置されている。

【0017】

ガス拡散室１３ｂは、ガス拡散室１３ｂ１と、ガス拡散室１３ｂ２と、ガス拡散室１３ｂ３と、を有する。

【0018】

ガス拡散室１３ｂ１には、ガス供給口１３ａ１及び複数のガス導入口１３ｃ１が、ガスが通流可能に接続される。ガス導入部５１は、ガス供給口１３ａ１、ガス拡散室１３ｂ１、複数のガス導入口１３ｃ１を有する。また、ガス拡散室１３ｂ２には、ガス供給口１３ａ２及び複数のガス導入口１３ｃ２が、ガスが通流可能に接続される。ガス導入部５２は、ガス供給口１３ａ２、ガス拡散室１３ｂ２、複数のガス導入口１３ｃ２を有する。また、ガス拡散室１３ｂ３には、ガス供給口１３ａ３及び複数のガス導入口１３ｃ３が、ガスが通流可能に接続される。ガス導入部５３は、ガス供給口１３ａ３、ガス拡散室１３ｂ３、複数のガス導入口１３ｃ３を有する。

【0019】

また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0020】

また、シャワーヘッド１３は、クーリングプレート１３１と、シャワープレート１３２と、を有する。クーリングプレート１３１は、例えば、アルミニウムで形成され、シャワープレート１３２を保持する。また、クーリングプレート１３１は、保持したシャワープレート１３２を冷却する機能を有する。また、クーリングプレート１３１は、ガス拡散室１３ｂが形成される。シャワープレート１３２は、例えばＳｉ、ＳｉＣ等で形成され、ガス導入口１３ｃが形成される。クーリングプレート１３１は、保持プレートの一例である。

【0021】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0022】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

【0023】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

【0024】

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0025】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。

【0026】

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0027】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0028】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0029】

次に、ガス導入口１３ｃが形成されるシャワープレート１３２について、図２から図５を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係るシャワープレート１３２の断面図の一例である。図３（ａ）はシャワープレート１３２の上方斜視図の一例であり、図３（ｂ）はシャワープレート１３２の底面図の一例であり、図３（ｃ）はガス流路２５０の拡大平面図の一例である。図４は、シャワープレート１３２の分解断面図の一例である。

【0030】

図２及び図４に示すように、シャワープレート１３２は、凹部２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを有する基材２１０と、凹部２１１ａ～２１１ｃに挿入して接合される埋込部材２２０，２３０とを有する。基材２１０の上面には、凹部２１１ａ～２１１ｃが形成される。凹部２１１ａは、基材２１０の中心軸と同軸で円形状に形成される。凹部２１１ｂは、凹部２１１ａよりも径方向外側で、基材２１０の中心軸と同軸で円環形状に形成される。凹部２１１ｃは、凹部２１１ｂよりも径方向外側で、基材２１０の中心軸と同軸で円環形状に形成される。

【0031】

凹部２１１ａには、埋込部材２２０ａ及び埋込部材２３０ａが積層して埋め込まれる。埋込部材２２０ａ，２３０ａは、円板形状の部材である。埋込部材２２０ａ及び埋込部材２３０ａは、凹部２１１ａに挿入され、凹部２１１ａの底面３０１と埋込部材２２０ａの下面３０４とが当接し、埋込部材２２０ａの上面３０３と埋込部材２３０ａの下面３０７とが当接する。また、埋込部材２２０ａ及び埋込部材２３０ａは、外周が溶接部２４０ａによって基材２１０に溶接される。即ち、埋込部材２２０ａの側面３０５及び埋込部材２３０ａの側面３０８は、基材２１０の凹部２１１ａの側面３０２と溶接により接合される。

【0032】

また、凹部２１１ｂには、埋込部材２２０ｂ及び埋込部材２３０ｂが積層して埋め込まれる。埋込部材２２０ｂ，２３０ｂは、円環形状の部材である。埋込部材２２０ｂ及び埋込部材２３０ｂは、凹部２１１ｂに挿入され、内周が溶接部２４０ｂによって基材２１０に溶接され、外周が溶接部２４０ｃによって基材２１０に溶接される。

【0033】

同様に、凹部２１１ｃには、埋込部材２２０ｃ及び埋込部材２３０ｃが積層して埋め込まれる。埋込部材２２０ｃ，２３０ｃは、円環形状の部材である。埋込部材２２０ｃ及び埋込部材２３０ｃは、凹部２１１ｃに挿入され、内周が溶接部２４０ｄによって基材２１０に溶接され、外周が溶接部２４０ｅによって基材２１０に溶接される。

【0034】

基材２１０及び埋込部材２２０，２３０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ等で形成される。また、基材２１０及び埋込部材２２０，２３０は、同じ材質で形成されることが好ましい。これにより、シャワープレート１３２にプラズマの熱が入熱した際、基材２１０及び埋込部材２２０，２３０の熱膨張差を抑制する又は無くすことができる。

【0035】

また、基材２１０と埋込部材２２０，２３０とは、溶接により接合される。これにより、クーリングプレート１３１に電源３０から電圧を印加した際に、基材２１０と埋込部材２２０，２３０との間に電位差が生じることを防止することができる。

【0036】

シャワープレート１３２には、複数のガス流路２５０が形成される。１つのガス流路２５０は、流路２５１と、分岐流路２５２と、流路２５３と、分岐流路２５４と、流路２５５と、を有する。

【0037】

基材２１０には、凹部２１１ａの底面３０１から基材２１０の下面に向かって連通する複数の流路２５５が形成される。

【0038】

埋込部材２２０ａの下面３０４には、凹溝が形成される。埋込部材２２０ａを基材２１０の凹部２１１ａに挿入することにより、埋込部材２２０ａの下面３０４に形成された凹溝と、凹部２１１ａの底面３０１とによって、分岐流路２５４が形成される。分岐流路２５４は、流路２５５と連通する。また、埋込部材２２０ａには、上面３０３から下面３０４に向かって、分岐流路２５４となる凹溝に連通する流路２５３が形成される。ここで、ガス流路２５０において、分岐流路２５４と連通する流路２５３は複数（図２の例では３つ）設けられ、分岐流路２５４と同数である。また、１つの分岐流路２５４に対して複数（図２の例ではそれぞれ３つ）の流路２５５が連通する。また、流路２５５は、基材に形成され、基材が有する凹部と連通する第１流路の一例である。また、流路２５３は、埋込部材に形成される第２流路の一例である。また、分岐流路２５４は、基材及び埋込部材の少なくとも一方に形成され、第１流路と第２流路とを連通する連通路の一例である。

【0039】

埋込部材２３０ａの下面３０７には、凹溝が形成される。埋込部材２３０ａを基材２１０の凹部２１１ａに挿入することにより、埋込部材２３０ａの下面３０７に形成された凹溝と、埋込部材２２０ａの上面３０３とによって、分岐流路２５２が形成される。分岐流路２５２は、流路２５３と連通する。また、埋込部材２３０ａには、上面３０６から下面３０７に向かって、分岐流路２５２となる凹溝に連通する流路２５１が形成される。ここで、ガス流路２５０において、分岐流路２５２と連通する流路２５１の数は１つであって、分岐流路２５２と同数である。また、１つの分岐流路２５２に対して複数（図２の例ではそれぞれ３つ）の流路２５３が連通する。

【0040】

これにより、１つの流路２５１から分岐流路２５２を経由して３つの流路２５３に分岐し、更に各流路２５３から分岐流路２５４を経由してそれぞれ３つの流路２５５に分岐するガス流路２５０が形成される。

【0041】

このように、凹部２１１ａに挿入された埋込部材２２０ａ，２３０ａによって、ガス流路２５０が形成される。同様に、凹部２１１ｂに挿入された埋込部材２２０ｂ，２３０ｂによって、ガス流路２５０が形成される。また、凹部２１１ｃに挿入された埋込部材２２０ｃ，２３０ｃによって、ガス流路２５０が形成される。

【0042】

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、シャワープレート１３２は、埋込部材２３０ａ（埋込部材２２０ａ）が配置されたセンター領域と、埋込部材２３０ｂ（埋込部材２２０ｂ）が配置された中間領域と、埋込部材２３０ｃ（埋込部材２２０ｃ）が配置されたエッジ領域と、を有する。センター領域、中間領域、エッジ領域には、それぞれ複数のガス流路２５０が配置されている。図３（ａ）に示すように、シャワープレート１３２の上面（クーリングプレート１３１と接する側の面）には、複数の流路２５１が配置されている。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、シャワープレート１３２の下面（プラズマ処理空間１０ｓの側の面）には、複数の流路２５５が配置されている。

【0043】

また、シャワープレート１３２のセンター領域に配置された複数のガス流路２５０よって、ガス導入口１３ｃ１が形成される。また、シャワープレート１３２の中間領域に配置された複数のガス流路２５０よって、ガス導入口１３ｃ２が形成される。また、シャワープレート１３２のエッジ領域に配置された複数のガス流路２５０よって、ガス導入口１３ｃ３が形成される。

【0044】

これにより、ガス導入部５１は、ガス供給口１３ａ１から供給された処理ガスを、ガス拡散室１３ｂ１及びガス導入口１３ｃ１（ガス流路２５０）を介して、プラズマ処理チャンバ１０内の基板Ｗの中心領域（センター領域）に処理ガスを導入する。また、ガス導入部５２は、ガス供給口１３ａ２から供給された処理ガスを、ガス拡散室１３ｂ２及びガス導入口１３ｃ２（ガス流路２５０）を介して、プラズマ処理チャンバ１０内のガス導入部５１よりも外側領域（中間領域）にガスを導入する。また、ガス導入部５３は、ガス供給口１３ａ３から供給された処理ガスを、ガス拡散室１３ｂ３及びガス導入口１３ｃ３（ガス流路２５０）を介して、プラズマ処理チャンバ１０内のガス導入部５２よりも外側領域（エッジ領域）にガスを導入する。

【0045】

ここで、基材２１０、埋込部材２２０及び埋込部材２３０が溶接部２４０ａ～２４０ｅによって溶接されることにより、ガス導入口１３ｃ１に供給された処理ガスが他のガス導入口１３ｃ２，１３ｃ３に流入することを防止する。同様に、ガス導入口１３ｃ２に供給された処理ガスが他のガス導入口１３ｃ１，１３ｃ３に流入することを防止する。また、ガス導入口１３ｃ３に供給された処理ガスが他のガス導入口１３ｃ１，１３ｃ２に流入することを防止する。

【0046】

次に、１つのガス流路２５０について、図５を用いて更に説明する。図５は、シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の形状を示す斜視図の一例である。

【0047】

図５に示すように、１つの流路２５１から３つの流路２５３に分岐する分岐流路２５２において、流路２５１から流路２５３までの距離が等しくなっている。また、１つの流路２５３から３つの流路２５５に分岐する分岐流路２５４において、流路２５３から流路２５５までの距離が等しくなっている。これにより、１つの流路２５１の入口から９つの流路２５５の出口までの処理ガスの流れ方向の距離がそれぞれ等しくなるように形成されている。

【0048】

ここで、容量結合型のプラズマ処理装置１では、プラズマ処理チャンバ１０の上下に配置されるシャワーヘッド１３（上部電極）と基板支持部１１（下部電極）とのいずれかにＲＦソース電力が供給され、プラズマ処理空間１０ｓに生じる放電によりプラズマが生成される。シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０は、上下方向、即ち電圧印加方向に延びる流路２５１，２５３，２５５と、水平方向、即ち電圧印加方向と直交する方向に延びる分岐流路２５２，２５４と、を有している。

【0049】

流路２５５と流路２５３とは、同軸には配置されず、流路２５５と流路２５３との間に電圧印加方向と直交する方向に延びる流路（分岐流路２５４）を通るように形成されている。同様に、流路２５３と流路２５１とは、同軸には配置されず、流路２５３と流路２５１との間に電圧印加方向と直交する方向に延びる流路（分岐流路２５２）を通るように形成されている。

【0050】

ここで、上部電極に印加する電圧が大きくなると、ガス導入口１３ｃ（流路２５５）付近の電界が強まり、処理ガス分子の解離が進み、電子とイオンの密度が増える。また、電子やイオンの移動速度も速くなる。このため、ガス導入口１３ｃ（流路２５５）からプラズマ処理空間１０ｓに吐出された処理ガスが、印加電圧が低い場合と比較して、高解離し、ガス導入口１３ｃ（流路２５５）付近で異常放電が生じるおそれがある。

【0051】

これに対し、シャワープレート１３２では、ガス流路２５０がトーナメント状に形成されている。これにより、プラズマ処理空間１０ｓからガス流路２５０内に引き込まれたプラズマ中の電子やイオンにおける電圧印加方向の距離を短くすることができる。これにより、電子やイオンの平均自由行程を短くして、異常放電の発生を抑制することができる。

【0052】

また、シャワープレート１３２の下面側のガス穴（流路２５５）の数に対し、シャワープレート１３２の上面側のガス穴（流路２５１）の数を少なくすることができる。これにより、シャワープレート１３２とクーリングプレート１３１との伝熱領域を増やすことができる。

【0053】

また、上流側の流路２５１よりも下流側の流路２５５の数を増やすことにより、シャワープレート１３２の下面側の流路２５５におけるガス圧を低減することができる。これにより、異常放電の発生をさらに抑制することができる。

【0054】

また、シャワープレート１３２は、基材２１０、埋込部材２２０及び埋込部材２３０の間に電位差が生じることを防止することができる。即ち、基材２１０と埋込部材２２０との電位差によって、異常放電が生じることを防止することができる。また、埋込部材２２０と埋込部材２３０との電位差によって、異常放電が生じることを防止することができる。

【0055】

なお、シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の形状は、図５に示す形状に限られるものではない。

【0056】

図６は、シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の他の形状を示す斜視図の一例である。図６に示すように、流路２５１から３つの流路２５３にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５２の形状が円板形状に形成されてもよい。また、図６に示すように、流路２５３から３つの流路２５５にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５４の形状が円板形状に形成されていてもよい。

【0057】

図７は、シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の更に他の形状を示す斜視図の一例である。図７に示すように、流路２５１から４つの流路２５３にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５２の形状が十字形状に形成されてもよい。また、図７に示すように、流路２５３から４つの流路２５５にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５４の形状が十字形状であってもよい。

【0058】

図８は、シャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の更に他の形状を示す斜視図の一例である。図８に示すように、流路２５１から４つの流路２５３にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５２の形状が円板形状に形成されてもよい。また、図８に示すように、流路２５３から４つの流路２５５にそれぞれ向かう分岐する分岐流路２５４の形状が円板形状であってもよい。

【0059】

また、分岐流路２５２，２５４における分岐数は、３，４の場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、２であってもよく、５以上であってもよい。

【0060】

また、分岐流路２５２，２５４では流路を分岐せず、水平方向の流路を形成してもよい。これにより、電圧の印加方向（上下方向）における電子やイオンの平均自由行程を短くして、異常放電の発生を抑制することができる。

【0061】

また、埋込部材２３０ａの下面３０７に凹溝が形成され、埋込部材２３０ａの下面３０７に形成された凹溝と、埋込部材２２０ａの上面３０３とによって、分岐流路２５２を形成するものとして説明したが、これに限られるものではない。埋込部材２２０ａの上面３０３に凹溝が形成され、埋込部材２３０ａの下面３０７と、埋込部材２２０ａの上面３０３に形成された凹溝とによって、分岐流路２５２を形成する構成であってもよい。また、埋込部材２３０ａの下面３０７及び埋込部材２２０ａの上面３０３に凹溝が形成され、埋込部材２３０ａの下面３０７に形成された凹溝と、埋込部材２２０ａの上面３０３に形成された凹溝とによって、分岐流路２５２を形成する構成であってもよい。

【0062】

同様に、埋込部材２２０ａの下面３０４に凹溝が形成され、埋込部材２２０ａの下面３０４に形成された凹溝と、凹部２１１ａの底面３０１とによって、分岐流路２５４を形成するものとして説明したが、これに限られるものではない。凹部２１１ａの底面３０１に凹溝が形成され、埋込部材２２０ａの下面３０４と、凹部２１１ａの底面３０１に形成された凹溝とによって、分岐流路２５４を形成する構成であってもよい。また、埋込部材２２０ａの下面３０４及び凹部２１１ａの底面３０１に凹溝が形成され、埋込部材２２０ａの下面３０４に形成された凹溝と、凹部２１１ａの底面３０１に形成された凹溝とによって、分岐流路２５４を形成する構成であってもよい。

【0063】

なお、基材２１０と埋込部材２２０，２３０とは、溶接により接合されるものとして説明したが、これに限られるものではない。基材２１０と埋込部材２２０，２３０とは、導電性接着剤により接着で接合される構成であってもよい。この場合でも、クーリングプレート１３１に電源３０から電圧を印加した際に、基材２１０と埋込部材２２０，２３０との間に電位差が生じることを防止することができる。即ち、基材２１０と埋込部材２２０との電位差によって、異常放電が生じることを防止することができる。また、埋込部材２２０と埋込部材２３０との電位差によって、異常放電が生じることを防止することができる。

【0064】

また、シャワーヘッド１３は、３つのガス供給口１３ａ（１３ａ１～１３ａ３）を有し、３つのガス導入部５１～５３に区画されているものとして説明したが、これに限られるものではない。シャワーヘッド１３の区画は、１つであってもよく、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。

【0065】

図９は、第２実施形態に係るシャワープレート１３２の断面図の一例である。図１０は、第２実施形態に係るシャワープレート１３２に形成されるガス流路２５０の形状を示す斜視図の一例である。

【0066】

図９に示すように、基材２１０の凹部に挿入される埋込部材２３０は、１層であってもよい。シャワープレート１３２には、複数のガス流路２５０が形成される。図９及び図１０に示すように、ガス流路２５０は、流路２５１と、分岐流路２５２と、複数の流路２５５と、を有する。

【0067】

基材２１０には、埋込部材２３０ａが挿入される凹部の底面から基材２１０の下面に向かって連通する複数の流路２５５が形成される。

【0068】

埋込部材２３０ａの下面には、凹溝が形成される。埋込部材２３０ａを基材２１０の凹部に挿入することにより、埋込部材２３０ａの下面に形成された凹溝と、凹部の底面とによって、分岐流路２５２が形成される。分岐流路２５２は、流路２５５と連通する。また、埋込部材２３０ａには、上面から下面に向かって、分岐流路２５２となる凹溝に連通する流路２５１が形成される。ここで、ガス流路２５０において、分岐流路２５２と連通する流路２５１の数は１つであって、分岐流路２５２と同数である。また、１つの分岐流路２５２に対して複数の流路２５５が連通する。

【0069】

これにより、１つの流路２５１から分岐流路２５２を経由して複数の流路２５５に分岐するガス流路２５０が形成される。

【0070】

このように、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２３０ａによって、ガス流路２５０が形成される。同様に、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２３０ｂによって、ガス流路２５０が形成される。また、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２３０ｃによって、ガス流路２５０が形成される。

【0071】

なお、基材２１０の凹部に挿入される埋込部材が１層の場合（図９参照）及び２層の場合（図２参照）を例に説明したが、これに限られるものではなく、３層以上であってもよい。

【0072】

図１１は、第３実施形態に係るシャワープレート１３２の断面図の一例である。

【0073】

図１１に示すシャワープレート１３２は、基材２１０の下面側に凹部が形成され、その凹部に埋込部材２２０，２３０が配置され、溶接または接着により接合されてもよい。シャワープレート１３２には、複数のガス流路２５０が形成される。ガス流路２５０は、流路２５１と、分岐流路２５２と、流路２５３と、分岐流路２５４と、流路２５５と、を有する。

【0074】

基材２１０には、凹部の天面から基材２１０の上面に向かって連通する流路２５１が形成される。

【0075】

埋込部材２２０ａの上面には、凹溝が形成される。埋込部材２２０ａを基材２１０の凹部に挿入することにより、埋込部材２２０ａの上面に形成された凹溝と、凹部の天面とによって、分岐流路２５２が形成される。分岐流路２５２は、流路２５１と連通する。また、埋込部材２２０ａには、上面から下面に向かって、分岐流路２５２となる凹溝に連通する流路２５３が形成される。

【0076】

埋込部材２３０ａの上面には、凹溝が形成される。埋込部材２３０ａを基材２１０の凹部に挿入することにより、埋込部材２３０ａの上面に形成された凹溝と、埋込部材２２０ａの下面とによって、分岐流路２５４が形成される。分岐流路２５４は、流路２５３と連通する。また、埋込部材２３０ａには、上面から下面に向かって、分岐流路２５４となる凹溝に連通する流路２５５が形成される。

【0077】

これにより、１つの流路２５１から分岐流路２５２を経由して３つの流路２５３に分岐し、更に各流路２５３から分岐流路２５４を経由してそれぞれ３つの流路２５５に分岐するガス流路２５０が形成される。

【0078】

このように、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２２０ａ，２３０ａによって、ガス流路２５０が形成される。同様に、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２２０ｂ，２３０ｂによって、ガス流路２５０が形成される。また、基材２１０の凹部に挿入された埋込部材２２０ｃ，２３０ｃによって、ガス流路２５０が形成される。

【0079】

以上、プラズマ処理システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

【符号の説明】

【0080】

Ｗ 基板
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｓ プラズマ処理空間
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド
１３ａ ガス供給口
１３ｂ ガス拡散室
１３ｃ ガス導入口
２０ ガス供給部
３０ 電源
４０ 排気システム
５１～５３ ガス導入部
１３１ クーリングプレート（保持プレート）
１３２ シャワープレート
２１０ 基材
２１１ａ～２１１ｃ 凹部
２２０，２３０ 埋込部材
２５０ ガス流路
２５１ 流路
２５２ 分岐流路
２５３ 流路（第２流路）
２５４ 分岐流路（連通路）
２５５ 流路（第１流路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】