特開 2023-64923 プラズマ処理装置及びインナーチャンバ

(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】P2023064923

(43)【公開日】2023-05-12

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びインナーチャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230502BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021175381

(22)【出願日】2021-10-27

(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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 功英

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084BB21

2G084BB30

2G084CC05

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD23

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF04

2G084FF15

2G084FF39

5F004AA01

5F004AA16

5F004BA09

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB28

5F004BB29

5F004CA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】基板処理空間内での径方向におけるガスの流速のバラツキを低減するプラズマ処理装置及びインナーチャンバを提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、アウターチャンバ１０内に、基板支持部１２、上部電極１４、インナーチャンバ１６及び排気装置１１を備える。上部電極は、基板支持部の上方に設けられている。インナーチャンバは、基板支持部上に基板処理空間Ｓを画成する。排気装置は、アウターチャンバの底部に設けられた排気口１０ｅに接続している。インナーチャンバは、天部１６ｃ及び側壁部１６ｓを含む。天部は、基板処理空間上で延在し、複数のガス孔１４ｈを提供し、上部電極と共にシャワーヘッドを構成する。側壁部は、基板処理空間を囲むように周方向に延在し、複数の貫通孔１６１ｈ、１６２ｈを提供する。側壁部は、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アウターチャンバと、
下部電極を含み、前記アウターチャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記基板支持部の上方に設けられた上部電極と、
前記基板支持部と共に、前記アウターチャンバ内で前記基板支持部上に基板処理空間を画成するインナーチャンバと、
前記アウターチャンバの底部に設けられた排気口を介して、前記アウターチャンバの中且つ前記インナーチャンバの外に提供された空間に接続する排気装置と、
を備え、
前記インナーチャンバは、前記上部電極に脱着可能であり、
前記基板処理空間上で延在し、複数のガス孔を提供し、前記上部電極と共にシャワーヘッドを構成する天部と、
前記基板処理空間を囲むように周方向に延在する側壁部と、
を含み、
前記側壁部は、複数の貫通孔を提供し、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記側壁部は、上側部分と下側部分を含み、
前記上側部分の開口面積が、前記下側部分の開口面積よりも大きい、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記上側部分は、前記側壁部において、前記上端と下端との間の中央から前記上端までの部分であり、
前記下側部分は、前記側壁部において、前記中央から前記下端までの部分である、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記複数の貫通孔は、円形又は長円形状を有する、請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記複数の貫通孔のうち前記上側部分に設けられた複数の第１の貫通孔の各々の最大幅は、前記複数の貫通孔のうち前記下側部分に設けられた複数の第２の貫通孔の各々の最大幅よりも大きい、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記上側部分における前記複数の貫通孔の密度は、前記下側部分における前記複数の貫通孔の密度よりも高い、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記複数の貫通孔は、円形又は長円形状を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記複数の貫通孔の各々は、該複数の貫通孔のうちそれよりも前記下端の近くに設けられた貫通孔の最大幅よりも大きい最大幅を有する、請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記複数の貫通孔の密度が、前記下端から前記上端に向かう方向に沿って増加している、請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記側壁部は、前記上端と前記下端との間で膨らんだ形状を有する、請求項１～９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

プラズマ処理装置のアウターチャンバ内で用いられるインナーチャンバであって、
基板処理空間上で延在し、複数のガス孔を提供する天部と、
前記基板処理空間を囲むように該基板処理空間の側方で周方向に延びる側壁部と、
を備え、
前記側壁部は、複数の貫通孔を提供し、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する、
インナーチャンバ。

【請求項12】

前記側壁部は、上側部分と下側部分を含み、
前記上側部分の開口面積が、前記下側部分の開口面積よりも大きい、
請求項１１に記載のインナーチャンバ。

【請求項13】

前記上側部分は、前記側壁部において、前記上端と下端との間の中央から前記上端までの部分であり、
前記下側部分は、前記側壁部において、前記中央から前記下端までの部分である、
請求項１２に記載のインナーチャンバ。

【請求項14】

前記複数の貫通孔は、円形又は長円形状を有する、請求項１２又は１３に記載のインナーチャンバ。

【請求項15】

前記複数の貫通孔のうち前記上側部分に設けられた複数の第１の貫通孔の各々の最大幅は、前記複数の貫通孔のうち前記下側部分に設けられた複数の第２の貫通孔の各々の最大幅よりも大きい、請求項１４に記載のインナーチャンバ。

【請求項16】

前記上側部分における前記複数の貫通孔の密度は、前記下側部分における前記複数の貫通孔の密度よりも高い、請求項１４に記載のインナーチャンバ。

【請求項17】

前記複数の貫通孔は、円形又は長円形状を有する、請求項１１に記載のインナーチャンバ。

【請求項18】

前記複数の貫通孔の各々は、該複数の貫通孔のうちそれよりも前記下端の近くに設けられた貫通孔の最大幅よりも大きい最大幅を有する、請求項１７に記載のインナーチャンバ。

【請求項19】

前記複数の貫通孔の密度が、前記下端から前記上端に向かう方向に沿って増加している、請求項１７に記載のインナーチャンバ。

【請求項20】

前記側壁部は、前記上端と前記下端との間で膨らんだ形状を有する、請求項１１～１９の何れか一項に記載のインナーチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びインナーチャンバに関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置の一種として、容量結合型のプラズマ処理装置が用いられている。特許文献１及び特許文献２に記載された容量結合型のプラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、上部電極、及びバッフル板を有する。基板支持部は、下部電極を含み、チャンバ内に設けられている。基板支持部は、その上面の上に載置される基板を支持する。上部電極は、基板支持部上に設けられており、シャワーヘッドを構成している。バッフル板は、基板支持部の上面よりも下方で基板支持部を囲むように設けられている。バッフル板は、複数の貫通孔を提供している。チャンバの底部は、バッフル板の下方で排気口を提供しており、当該排気口には排気装置が接続されている。バッフル板は、その内周部から外周部に向けて開口面積が広くなるように形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２００４６０号公報

【特許文献2】特開平１１－３１７３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板処理空間内での径方向におけるガスの流速のバラツキを低減する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、アウターチャンバ、基板支持部、上部電極、インナーチャンバ、及び排気装置を備える。アウターチャンバは、その底部において排気口を提供している。基板支持部は、下部電極を含み、アウターチャンバ内に設けられている。上部電極は、基板支持部の上方に設けられている。インナーチャンバは、基板支持部と共に、アウターチャンバ内で基板支持部上に基板処理空間を画成する。排気装置は、アウターチャンバの排気口を介して、アウターチャンバの中且つインナーチャンバの外に提供された空間に接続する。インナーチャンバは、上部電極に脱着可能である。インナーチャンバは、天部及び側壁部を含む。天部は、基板処理空間上で延在し、複数のガス孔を提供する。天部は、上部電極と共にシャワーヘッドを構成する。側壁部は、基板処理空間を囲むように周方向に延在する。側壁部は、複数の貫通孔を提供する。側壁部は、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、基板処理空間内での径方向におけるガスの流速のバラツキを低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図2】図２の（ａ）、図２の（ｂ）、及び図２の（ｃ）の各々は、インナーチャンバの上側部分及び下側部分の各々の例示的な平面図である。

【図3】図３の（ａ）、図３の（ｂ）、及び図３の（ｃ）の各々は、インナーチャンバの上側部分及び下側部分の各々の例示的な平面図である。

【図4】図４の（ａ）及び図４の（ｂ）の各々は、第１のシミュレーション及び第２のシミュレーションの結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、アウターチャンバ、基板支持部、上部電極、インナーチャンバ、及び排気装置を備える。アウターチャンバは、その底部において排気口を提供している。基板支持部は、下部電極を含み、アウターチャンバ内に設けられている。上部電極は、基板支持部の上方に設けられている。インナーチャンバは、基板支持部と共に、アウターチャンバ内で基板支持部上に基板処理空間を画成する。排気装置は、アウターチャンバの排気口を介して、アウターチャンバの中且つインナーチャンバの外に提供された空間に接続する。インナーチャンバは、上部電極に脱着可能である。インナーチャンバは、天部及び側壁部を含む。天部は、基板処理空間上で延在し、複数のガス孔を提供する。天部は、上部電極と共にシャワーヘッド（ガスシャワーヘッド）を構成する。側壁部は、基板処理空間を囲むように周方向に延在する。側壁部は、複数の貫通孔を提供する。側壁部は、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する。

【0010】

別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置のアウターチャンバ内で用いられるインナーチャンバが提供される。インナーチャンバは、天部及び側壁部を備える。天部は、基板処理空間上で延在し、複数のガス孔を提供する。側壁部は、基板処理空間を囲むように基板処理空間の側方で周方向に延びる。側壁部は、複数の貫通孔を提供し、その下端から上端に向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加する開口面積を有する。

【0011】

上記実施形態によれば、基板処理空間内で径方向におけるガスの圧力のバラツキが低減される。したがって、基板処理空間内での径方向におけるガスの流速のバラツキが低減される。

【0012】

一つの例示的実施形態において、側壁部は、上側部分と下側部分を含んでいてもよい。上側部分の開口面積が、下側部分の開口面積よりも大きくてもよい。

【0013】

一つの例示的実施形態において、上側部分は、側壁部において、上端と下端との間の中央から上端までの部分であってもよい。即ち、上側部分は、側壁部の上側半分の部分であってもよい。下側部分は、側壁部において、当該中央から下端までの部分であってもよい。即ち、下側部分は、側壁部の下側半分の部分であってもよい。

【0014】

一つの例示的実施形態において、複数の貫通孔は、円形又は長円形状を有していてもよい。

【0015】

一つの例示的実施形態において、複数の貫通孔のうち上側部分に設けられた複数の第１の貫通孔の各々の最大幅（直径又は長軸の幅）は、複数の貫通孔のうち下側部分に設けられた複数の第２の貫通孔の各々の最大幅（直径又は長軸の幅）よりも大きくてもよい。

【0016】

一つの例示的実施形態において、上側部分における複数の貫通孔の密度は、下側部分における複数の貫通孔の密度よりも高くてもよい。

【0017】

一つの例示的実施形態において、複数の貫通孔の各々は、複数の貫通孔のうちそれよりも下端の近くに設けられた貫通孔の最大幅（直径又は長軸の幅）よりも大きい最大幅（直径又は長軸の幅）を有していてもよい。

【0018】

一つの例示的実施形態において、複数の貫通孔の密度が、下端から上端に向かう方向に沿って増加していてもよい。

【0019】

一つの例示的実施形態において、側壁部は、上端と下端との間で膨らんだ形状を有していてもよい。或いは、側壁部は、円筒形状を有していてもよい。

【0020】

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。

【0021】

図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、アウターチャンバ１０、基板支持部１２、上部電極１４、インナーチャンバ１６、及び排気装置１１を備えている。

【0022】

アウターチャンバ１０は、その内部において内部空間を提供している。アウターチャンバ１０は、アルミニウムといった金属から形成されている。アウターチャンバ１０は、電気的に接地されている。アウターチャンバ１０の表面上には、耐腐食性の膜が形成されていてもよい。耐腐食性の膜は、例えば、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成される。

【0023】

アウターチャンバ１０は、側壁１０ｓを含んでいる。側壁１０ｓは、略円筒形状を有している。側壁１０ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びており、図１においては軸線ＡＸとして示されている。側壁１０ｓは、通路１０ｐを提供している。通路１０ｐは、ゲートバルブ１０ｇによって開閉可能である。基板Ｗは、アウターチャンバ１０の内部空間とアウターチャンバ１０の外部との間で搬送装置によって搬送されるときに、通路１０ｐを通過する。

【0024】

側壁１０ｓは、開口１０ｏを更に提供している。開口１０ｏは、インナーチャンバ１６が通過可能なサイズを有している。開口１０ｏは、ゲートバルブ１０ｖによって開閉可能である。インナーチャンバ１６は、アウターチャンバ１０の内部空間とアウターチャンバ１０の外部との間で搬送装置によって搬送されるときに、開口１０ｏを通過する。

【0025】

アウターチャンバ１０は、上部１０ｕを更に含んでいてもよい。上部１０ｕは、側壁１０ｓの上端から軸線ＡＸに交差する方向に延在している。上部１０ｕは、軸線ＡＸに交差する領域において開口を提供している。

【0026】

アウターチャンバ１０は、その底部において排気口１０ｅを提供している。アウターチャンバ１０の底部には、排気管１３が、排気口１０ｅに接続するように取り付けられている。排気装置１１は、排気管１３及び排気口１０ｅを介して、アウターチャンバ１０の中且つインナーチャンバ１６の外に提供された空間（排気空間）に接続している。排気装置１１は、自動圧力制御弁といった圧力調整器及びターボ分子ポンプといった減圧ポンプを含んでいる。

【0027】

基板支持部１２は、アウターチャンバ１０内に設けられている。基板支持部１２は、その上に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。基板支持部１２は、下部電極を提供している。基板支持部１２は、基台２２及び静電チャック２４を含んでいてもよい。基台２２は、略円盤形状を有している。基台２２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。基台２２は、アルミニウムといった導体から形成されている。基台２２は、下部電極を構成し得る。基台２２は、その中に流路２２ｆを提供している。流路２２ｆは、例えば渦巻き状に延在している。流路２２ｆは、チラーユニット２３に接続されている。チラーユニット２３は、アウターチャンバ１０の外部に設けられている。チラーユニット２３は、熱媒体（例えば冷媒）を流路２２ｆに供給する。流路２２ｆに供給された熱媒体は、流路２２ｆの中を流れてチラーユニット２３に戻される。

【0028】

静電チャック２４は、基台２２上に設けられている。静電チャック２４は、本体と電極チャックを含んでいる。静電チャック２４の本体は、略円盤形状を有している。静電チャック２４の中心軸線は、軸線ＡＸと略一致している。静電チャック２４の本体は、セラミックから形成されている。基板Ｗは、静電チャック２４の本体の上面の上に載置される。チャック電極は、導体から形成された膜である。チャック電極は、静電チャック２４の本体内に設けられている。チャック電極は、スイッチを介して直流電源に接続されている。直流電源からの電圧がチャック電極に印加されると、静電チャック２４と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは静電チャック２４に引き付けられ、静電チャック２４によって保持される。プラズマ処理装置１は、静電チャック２４と基板Ｗの裏面との間の間隙に、伝熱ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給するガスラインを提供していてもよい。

【0029】

基板支持部１２は、その上に配置されるエッジリングＥＲを更に支持していてもよい。基板Ｗは、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内で静電チャック２４上に載置される。エッジリングＥＲは、例えばシリコン、石英、又は炭化ケイ素から形成される。

【0030】

プラズマ処理装置１は、絶縁部２６を更に備えていてもよい。絶縁部２６は、石英といった絶縁体から形成されている。絶縁部２６は、略筒形状を有し得る。絶縁部２６は、基台２２の外周及び静電チャック２４の外周に沿って延在している。

【0031】

プラズマ処理装置１は、導体部２８を更に備えていてもよい。導体部２８は、アルミニウムといった導体から形成されている。導体部２８は、略筒形状を有し得る。導体部２８は、絶縁部２６の外周面に沿って延在している。導体部２８は、絶縁部２６の径方向外側で周方向に延在している。なお、径方向及び周方向の各々は、軸線ＡＸを基準とする方向である。導体部２８は、グランドに接続されている。一例では、導体部２８は、アウターチャンバ１０を介してグランドに接続されている。導体部２８は、アウターチャンバ１０の一部であってもよい。

【0032】

プラズマ処理装置１は、高周波電源３１及びバイアス電源３２を更に備えていてもよい。高周波電源３１は、ソース高周波電力を発生する電源である。ソース高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。ソース高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ以上である。高周波電源３１は、整合器３１ｍを介して基板支持部１２内の下部電極に電気的に接続されている。高周波電源３１は、基台２２に電気的に接続されていてもよい。整合器３１ｍは、高周波電源３１の負荷側のインピーダンスを高周波電源３１の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。なお、高周波電源３１は、基板支持部１２内の別の電極に電気的に接続されていてもよい。或いは、高周波電源３１は、上部電極に整合器３１ｍを介して接続されていてもよい。

【0033】

バイアス電源３２は、電気バイアスエネルギーを発生する電源である。電気バイアスエネルギーは、プラズマから基板Ｗにイオンを引き込むために基板支持部１２の下部電極に供給される。電気バイアスエネルギーは、バイアス高周波電力であってもよい。バイアス高周波電力の波形は、バイアス周波数を有する正弦波である。バイアス周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ以下である。この場合に、バイアス電源３２は、整合器３２ｍを介して基板支持部１２の下部電極に電気的に接続されている。バイアス電源３２は、基台２２に電気的に接続されていてもよい。整合器３２ｍは、バイアス電源３２の負荷側のインピーダンスをバイアス電源３２の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。なお、バイアス電源３２は、基板支持部１２内の別の電極に電気的に接続されていてもよい。

【0034】

或いは、電気バイアスエネルギーは、上述のバイアス周波数の逆数の時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスは、負の極性を有していてもよい。電圧のパルスは、負の直流電圧から生成されるパルスであってもよい。

【0035】

上部電極１４は、基板支持部１２の上方に設けられている。上部電極１４は、アウターチャンバ１０の上部１０ｕの下方、且つ、側壁１０ｓの内側に設けられている。上部電極１４は、アウターチャンバ１０内で上方及び下方に移動可能であるように構成されている。

【0036】

プラズマ処理装置１は、リフト機構３４を更に備えていてもよい。リフト機構３４は、上部電極１４を上方及び下方に移動させるように構成されている。リフト機構３４は、上部電極１４を移動させるための動力を発生する駆動装置（例えば、モータ）を含む。リフト機構３４は、アウターチャンバ１０の外部且つ上部１０ｕの上又は上方に設けられていてもよい。

【0037】

プラズマ処理装置１は、ベローズ３６を更に備えていてもよい。ベローズ３６は、上部電極１４と上部１０ｕとの間に設けられている。ベローズ３６は、アウターチャンバ１０の内部空間をアウターチャンバ１０の外部から分離している。ベローズ３６の下端は、上部電極１４に固定されている。ベローズ３６の上端は、上部１０ｕに固定されている。

【0038】

上部電極１４は、略円盤形状を有している。上部電極１４の中心軸線は、軸線ＡＸである。上部電極１４は、アルミニウムのような導体から形成されている。一実施形態において、上部電極１４は、高周波電源３１が基板支持部１２内の下部電極に電気的に接続されている場合には、接地され得る。この場合において、上部電極１４は、接続部材３７を介してアウターチャンバ１０の内壁面に接触していてもよい。

【0039】

上部電極１４は、インナーチャンバ１６の後述する天部と共にシャワーヘッドを構成する。シャワーヘッドは、後述する基板処理空間Ｓにガスを供給するように構成されている。このため、上部電極１４は、ガス拡散室１４ｄ及び複数のガス孔１４ｈを提供する。

【0040】

ガス拡散室１４ｄは、上部電極１４の中に提供されている。ガス拡散室１４ｄには、ガス供給部３８が接続されている。ガス供給部３８は、アウターチャンバ１０の外部に設けられている。ガス供給部３８は、プラズマ処理装置１において用いられる一つ以上のガスのソース、一つ以上の流量制御器、及び一つ以上のバルブを含む。一つ以上のガスのソースの各々は、対応の流量制御器及び対応のバルブを介して、ガス拡散室１４ｄに接続されている。複数のガス孔１４ｈは、ガス拡散室１４ｄから下方に延びている。

【0041】

一実施形態において、上部電極１４は、その中に流路１４ｆを提供していてもよい。流路１４ｆは、チラーユニット４０に接続されている。チラーユニット４０は、アウターチャンバ１０の外部に設けられている。チラーユニット４０は、熱媒体（例えば冷媒）を流路１４ｆに供給する。流路１４ｆに供給された熱媒体は、流路１４ｆの中を流れてチラーユニット４０に戻される。

【0042】

インナーチャンバ１６は、基板支持部１２と共に、アウターチャンバ１０内で基板支持部１２上に基板処理空間Ｓを画成する。インナーチャンバ１６は、アルミニウムのような金属から形成されていてもよい。インナーチャンバ１６の表面上には、耐腐食性の膜が形成されていてもよい。耐腐食性の膜は、例えば、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成される。

【0043】

インナーチャンバ１６は、上部電極１４に着脱可能である。インナーチャンバ１６又はその天部１６ｃは、一つ以上のコンタクト部材１８により、上部電極１４に着脱可能に固定される。インナーチャンバ１６は、アウターチャンバ１０の内部と外部との間で搬送可能であるように構成されている。

【0044】

プラズマ処理装置１は、上部電極１４に対するインナーチャンバ１６の固定を解除するために、アクチュエータ２０を更に備えていてもよい。アクチュエータ２０は、インナーチャンバ１６を下方に移動させるように構成されている。一実施形態において、アクチュエータ２０は、駆動装置２０ｄを含む。アクチュエータ２０は、複数のロッド２０ｒを含んでいてもよい。

【0045】

駆動装置２０ｄは、アウターチャンバ１０の外部に設けられている。駆動装置２０ｄは、その駆動シャフト２０ｍを上下に移動させる動力を発生する。駆動装置２０ｄは、エアシリンダのような動力シリンダ又はモータを含んでいてもよい。駆動装置２０ｄは、アウターチャンバ１０の外部において上部電極１４に固定されている。

【0046】

複数のロッド２０ｒは、駆動シャフト２０ｍに結合されている。複数のロッド２０ｒは、駆動シャフト２０ｍから下方に延びている。複数のロッド２０ｒは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って配列されている。複数のロッド２０ｒは、等間隔に配列され得る。

【0047】

上部電極１４は、鉛直方向に延びる複数の貫通孔を提供している。複数の貫通孔は、上部電極１４の上面からガス拡散室１４ｄを通って上部電極１４の下面まで上部電極１４を貫通している。複数のロッド２０ｒは、上部電極１４の複数の貫通孔の中に挿入されている。上部電極１４と複数のロッド２０ｒの各々との間には、Ｏリングのような封止部材４８が設けられている。また、複数のロッド２０ｒは、ガス拡散室１４ｄ内においては、筒状部材４６の内孔の中を通っている。

【0048】

複数のロッド２０ｒは、駆動装置２０ｄによって上下に移動される。複数のロッド２０ｒは、インナーチャンバ１６が上部電極１４に対して固定されている状態では、それらの下端がインナーチャンバ１６の天部１６ｃの上面と同一水平レベル又は当該上面よりも上方に位置するように、配置される。複数のロッド２０ｒは、インナーチャンバ１６を上部電極１４から取り外す際には、それらの下端をインナーチャンバ１６の天部１６ｃの上面に当接させた状態でインナーチャンバ１６を下方に移動させるように駆動装置２０ｄによって移動される。

【0049】

インナーチャンバ１６は、天部１６ｃ及び側壁部１６ｓを含む。天部１６ｃは、基板支持部１２の上方且つ上部電極１４の下に配置可能である。天部１６ｃは、板状であり、且つ、略円盤形状を有する。天部１６ｃは、アウターチャンバ１０内では、その中心軸線が軸線ＡＸ上に位置するように配置される。天部１６ｃは、アウターチャンバ１０の中では、上部電極１４の直下に配置されてもよい。或いは、伝熱シートが、上部電極１４の下面とインナーチャンバ１６との間で挟持されていてもよい。

【0050】

上述したように、天部１６ｃは、上部電極１４と共にシャワーヘッドを構成する。天部１６ｃは、複数のガス孔１６ｇを提供する。複数のガス孔１６ｇは、天部１６ｃを貫通している。天部１６ｃは、複数のガス孔１６ｇがそれぞれ複数のガス孔１４ｈに連通するように、アウターチャンバ１０内に配置される。上述したガス供給部３８からのガスは、ガス拡散室１４ｄ、複数のガス孔１４ｈ、及び複数のガス孔１６ｇを介して、基板処理空間Ｓに供給される。

【0051】

側壁部１６ｓは、基板処理空間Ｓを囲むように周方向に延在している。側壁部１６ｓは、天部１６ｃの周縁部から下方に延びている。側壁部１６ｓは、アウターチャンバ１０内では、その中心軸線が軸線ＡＸ上に位置するように配置される。側壁部１６ｓの下端１６ｂは、導体部２８に接触するように構成されていてもよい。

【0052】

一実施形態において、側壁部１６ｓは、その上端１６ｕとその下端１６ｂとの間で径方向に膨らんだ形状を有していてもよい。この場合には、基板処理空間Ｓ内で生成されるプラズマと側壁部１６ｓとの間の距離がより均一化される。別の実施形態においては、側壁部１６ｓは、円筒形状を有していてもよい。

【0053】

以下、図１と共に、図２の（ａ）、図２の（ｂ）、図２の（ｃ）、図３の（ａ）、図３の（ｂ）、及び図３の（ｃ）を参照する。図２の（ａ）、図２の（ｂ）、図２の（ｃ）、図３の（ａ）、図３の（ｂ）、及び図３の（ｃ）の各々は、インナーチャンバの上側部分及び下側部分の各々の例示的な平面図である。

【0054】

側壁部１６ｓは、複数の貫通孔１６ｈを提供している。複数の貫通孔１６ｈは、基板処理空間Ｓと側壁部１６ｓの外側の空間（排気空間）とを互いに連通させている。基板処理空間Ｓ内のガスは、複数の貫通孔１６ｈ及び側壁部１６ｓの外側の空間（排気空間）を介して排気装置１１によって排気される。複数の貫通孔１６ｈは、均等な排気をもたらすように周方向においては均等に分布している。複数の貫通孔１６ｈがもたらす側壁部１６ｓの開口面積は、下端１６ｂから上端１６ｕに向かう方向に沿って段階的又は連続的に増加している。

【0055】

一実施形態において、側壁部１６ｓは、上側部分１６１及び下側部分１６２を含む。上側部分１６１は、上端１６ｕを含み、下側部分１６２の上で延在している。上側部分１６１は、側壁部１６ｓにおいて、上端１６ｕと下端１６ｂとの間の中央から上端１６ｕまでの部分であってもよい。即ち、上側部分１６１は、側壁部１６ｓの上側半分の部分であってもよい。下側部分１６２は、下端１６ｂを含み、上側部分１６１の下で延在している。下側部分１６２は、側壁部１６ｓにおいて、上端１６ｕと下端１６ｂとの間の中央から下端１６ｂまでの部分であってもよい。即ち、下側部分１６２は、側壁部１６ｓの下側半分の部分であってもよい。一実施形態において、上側部分１６１の開口面積は、下側部分１６２の開口面積よりも大きくてもよい。

【0056】

一実施形態において、複数の貫通孔１６ｈは、上側部分１６１に形成された複数の第１の貫通孔１６１ｈを含んでいてもよい。また、複数の貫通孔１６ｈは、下側部分１６２に形成された複数の第２の貫通孔１６２ｈを含んでいてもよい。

【0057】

一実施形態においては、図２の（ａ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈは、円形状を有していてもよい。この場合に、複数の第１の貫通孔１６１ｈの各々の直径は、複数の第２の貫通孔１６２ｈの各々の直径よりも大きくてもよい。

【0058】

一実施形態においては、図２の（ｂ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈは、長円形状を有していてもよい。複数の貫通孔１６ｈの各々の長軸は、鉛直方向及び径方向に直交する方向に延びていてもよい。この場合に、複数の第１の貫通孔１６１ｈの各々の最大幅（長軸の幅）は、複数の第２の貫通孔１６２ｈの各々の最大幅（長軸の幅）よりも大きくてもよい。

【0059】

一実施形態においては、図２の（ｃ）に示すように、上側部分１６１における複数の第１の貫通孔１６１ｈの密度は、下側部分１６２における複数の第２の貫通孔１６２ｈの密度よりも高くてもよい。この場合に、複数の第１の貫通孔１６１ｈ及び複数の第２の貫通孔１６２ｈは、円形状又は長円形状を有していてもよい。複数の第１の貫通孔１６１ｈの各々の最大幅（直径又は長軸の幅）は、複数の第２の貫通孔１６２ｈの各々の最大幅（直径又は長軸の幅）と同一であってもよく、異なっていてもよい。複数の第１の貫通孔１６１ｈの各々の最大幅（直径又は長軸の幅）は、複数の第２の貫通孔１６２ｈの各々の最大幅（直径又は長軸の幅）よりも大きくてもよい。また、上側部分１６１は、異なる最大幅を有する複数の第１の貫通孔１６１ｈを提供していてもよい。なお、図示しないが、複数の貫通孔１６ｈの密度は、下端１６ｂから上端１６ｕに向かう方向に沿って連続的に増加していてもよい。

【0060】

一実施形態においては、図３の（ａ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈは、円形状を有していてもよい。また、一実施形態においては、図３の（ｂ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈは、長円形状を有していてもよい。図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈの各々は、複数の貫通孔１６ｈのうちそれよりも下端１６ｂの近くに設けられた貫通孔１６ｈの最大幅（直径又は長軸の幅）よりも大きい最大幅（直径又は長軸の幅）を有していてもよい。即ち、複数の貫通孔１６ｈの最大幅（直径又は長軸の幅）は、下端１６ｂから上端１６ｕに向かう方向に沿って連続的に増加していてもよい。

【0061】

一実施形態においては、図３の（ｃ）に示すように、複数の貫通孔１６ｈの各々は、下端１６ｂから上端１６ｕに向かう方向に長く延びていてもよい。この場合に、複数の貫通孔１６ｈの各々の幅は、下端１６ｂから上端１６ｕに向かう方向に沿って連続的に増加している。

【0062】

以上説明したプラズマ処理装置１及びインナーチャンバ１６によれば、基板処理空間Ｓ内で径方向におけるガスの圧力のバラツキが低減される。したがって、基板処理空間Ｓ内での径方向におけるガスの流速のバラツキが低減される。

【0063】

以下、プラズマ処理装置１の評価のために行った第１のシミュレーション＃１及び第２のシミュレーション＃２について説明する。第１のシミュレーション＃１では、側壁部１６ｓは、図２の（ａ）に示す複数の貫通孔１６ｈを有していた。第１のシミュレーション＃１において、上側部分１６１は側壁部１６ｓの上側半分であり、下側部分１６２は側壁部１６ｓの下側半分であった。第１のシミュレーション＃１において、複数の第１の貫通孔１６１ｈの直径は４ｍｍであり、複数の第２の貫通孔１６２ｈの直径は３ｍｍであった。第２のシミュレーション＃２の条件は、複数の第１の貫通孔１６１ｈの直径及び複数の第２の貫通孔１６２ｈの直径が共に３ｍｍである点でのみ、第１のシミュレーション＃１の条件と異なっていた。第１のシミュレーション＃１及び第２のシミュレーション＃２では、基板処理空間Ｓ内でのガスの圧力の標準偏差及びガスの流速の標準偏差を求めた。

【0064】

図４の（ａ）及び図４の（ｂ）の各々は、第１のシミュレーション及び第２のシミュレーションの結果を示す図である。図４の（ａ）及び図４の（ｂ）に示すように、第１のシミュレーション＃１では、第２のシミュレーション＃２と比較して、基板処理空間Ｓ内でのガスの圧力の標準偏差及びガスの流速の標準偏差が小さくなっていた。したがって、プラズマ処理装置１によれば、基板処理空間Ｓ内での径方向におけるガスの流速のバラツキを低減可能であることが確認された。

【0065】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0066】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0067】

１…プラズマ処理装置、１０…アウターチャンバ、１１…排気装置、１２…基板支持部、１４…上部電極、１６…インナーチャンバ、１６ｃ…天部、１６ｓ…側壁部、１６ｈ…貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】