特開 2023-94255 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】P2023094255

(43)【公開日】2023-07-05

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230628BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20230628BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20230628BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/205

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021209633

(22)【出願日】2021-12-23

(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】溝井 公亮

(72)【発明者】

【氏名】石田 寿文

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084BB07

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC09

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD23

2G084DD24

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF15

2G084FF39

5F004AA16

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB26

5F004BB28

5F004BB29

5F004BD04

5F004CA03

5F004CA06

5F045AA08

5F045BB14

5F045EF05

5F045EF11

5F045EH13

5F045EH20

5F045EK07

(57)【要約】

【課題】シャワーヘッドにおける異常放電の発生を抑制するプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】基板を支持するように構成される基板支持部を有する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ガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、前記ガスのプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、を備え、前記シャワーヘッドは、前記ガスを導入するように構成されるガス導入口と、前記プラズマを生成するプラズマ処理空間の側の面に設けられ前記ガス導入口と連通する収容部と、を有する電極板と、前記収容部に配置され、内部に螺旋形状のガス流路を有する埋込部材と、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】

基板を支持するように構成される基板支持部を有する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ガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、
前記ガスのプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、を備え、
前記シャワーヘッドは、
前記ガスを導入するように構成されるガス導入口と、前記プラズマを生成するプラズマ処理空間の側の面に設けられ前記ガス導入口と連通する収容部と、を有する電極板と、
前記収容部に配置され、内部に螺旋形状のガス流路を有する埋込部材と、を有する、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記埋込部材は、
前記螺旋形状のガス流路を複数有する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記埋込部材は、
Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、樹脂うちいずれかの材料で形成される、
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】

前記埋込部材は、
前記収容部に接着され固定される、
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】

前記シャワーヘッドは、
前記プラズマ処理空間の側の面に溶射膜が形成される、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記埋込部材の前記プラズマ処理空間の側の端面は、前記電極板に埋め込まれて配置される、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記埋込部材は、
３Ｄプリンタで形成される、
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、ガス導入部のガス導入孔に、処理室内で発生したプラズマ中の荷電粒子がガス導入部内へ侵入することを防止する埋込部材が交換可能に装着され、埋込部材は、ガス導入孔の中心軸方向を常に規制しながら、ガス導入孔の入口側と出口側とを連通する螺旋形状のガス通路が形成されるプラズマ処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４２８０５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一の側面では、本開示は、シャワーヘッドにおける異常放電の発生を抑制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】

【0005】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を支持するように構成される基板支持部を有する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ガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、前記ガスのプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、を備え、前記シャワーヘッドは、前記ガスを導入するように構成されるガス導入口と、前記プラズマを生成するプラズマ処理空間の側の面に設けられ前記ガス導入口と連通する収容部と、を有する電極板と、前記収容部に配置され、内部に螺旋形状のガス流路を有する埋込部材と、を有する、プラズマ処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、シャワーヘッドにおける異常放電の発生を抑制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ヘッドのガス導入口付近の構造を説明する拡大断面図の一例。

【図3】埋込部材の斜視図の一例。

【図4】参考例に係るシャワーヘッドのガス導入口付近の構造を説明する拡大断面図の一例。

【図5】パッシェン則による放電を説明するグラフの一例。

【図6】第２実施形態に係るシャワーヘッドのガス導入口付近の構造を説明する拡大断面図の一例。

【図7】埋込部材をプラズマ処理空間の側から見た図の一例。

【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、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃ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。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。

【0016】

また、シャワーヘッド１３には、ガス導入口１３ｃと連通する流路を有する埋込部材１４が設けられている。埋込部材１４は、シャワーヘッド１３のプラズマ処理空間１０ｓの側に設けられている。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

＜第１実施形態に係るシャワーヘッド１３の構造＞
次に、シャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の構造について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係るシャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の構造を説明する拡大断面図の一例である。なお、図２では、埋込部材１４Ａに設けられた１つのガス流路１４１について図示している。図３は、埋込部材１４の斜視図の一例である。

【0026】

シャワーヘッド（上部電極）１３は、ガス導入口１３ｃが形成された電極板１３１と、電極板１３１を着脱可能に支持する電極支持体（図示せず）と、を有する。電極板１３１は、例えばＡｌで形成される。また、電極板１３１の表面はアルマイト処理が施されていてもよい。上部電極として機能するシャワーヘッド１３には、電源３０から信号（電圧）が印加される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓにプラズマが生成される。図２において、プラズマ処理空間１０ｓに形成されたプラズマのシース３００を破線で示す。また、プラズマ処理空間１０ｓで電離した電子３０１及びイオン３０２を示す。

【0027】

図２に示すように、電極板１３１には、電極板１３１を板厚方向に貫通するガス導入口１３ｃが形成されている。また、電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側の面（電極板１３１の下面。基板支持部１１と対向する面。）には、ガス導入口１３ｃと連通し、かつ、ガス導入口１３ｃよりも拡径した収容部１３ｄが形成されている。収容部１３ｄは、例えば円柱状の空間として形成されている。換言すれば、電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側の面には、天面を有する凹部である収容部１３ｄが形成されている。収容部１３ｄの天面にガス導入口１３ｃが接続される。

【0028】

収容部１３ｄには、埋込部材１４Ａが配置される。収容部１３ｄの内周面と埋込部材１４Ａの外周面とは、接着剤１６で固定されている。埋込部材１４Ａの内部には、ガス流路１４１が設けられている。これにより、ガス拡散室１３ｂ（図１参照）からガス導入口１３ｃに導入された処理ガスは、ガス導入口１３ｃから埋込部材１４Ａのガス流路１４１を流れ、プラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。

【0029】

図３に示すように、埋込部材１４Ａの内部に形成されるガス流路１４１は、一方の開口部１４１ａから他方の開口部１４１ｂまでの間でガス流路が屈曲及び／又は湾曲するラビリンス構造を有している。具体的には、埋込部材１４Ａには、螺旋形状のガス流路１４１が形成されている。

【0030】

ここで、シャワーヘッド１３に電源３０から信号（電圧）が印加されることにより、ガス導入口１３ｃ及び収容部１３ｄの内部において、上下方向（ガス導入口１３ｃ及び収容部１３ｄの軸方向）に電位勾配が生じている。第１実施形態に係るシャワーヘッド１３では、ガス流路１４１を螺旋形状とすることにより、電位勾配方向におけるガス流路１４１内の距離ｄ１を短くすることができる。

【0031】

なお、埋込部材１４Ａの高さが同じ場合、螺旋形状のガス流路１４１の巻き数が多いほど、ガス流路１４１の傾斜も緩やかになり、電位勾配方向のガス流路１４１内の距離ｄ１も短くすることができる。

【0032】

また、埋込部材１４Ａには、螺旋形状のガス流路１４１が２本形成されている。なお、螺旋形状のガス流路１４１は、２本に限られず、複数形成されていてもよい。埋込部材１４Ａに複数のガス流路１４１を形成することにより、ガス流路１４１内の処理ガスの圧力を低減することができる。

【0033】

埋込部材１４Ａは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、樹脂等の絶縁体のうちいずれかの材料で形成される。また、埋込部材１４Ａは、例えば３Ｄプリンタで形成することができる。３Ｄプリンタで作成することにより、内部に複雑なラビリンス構造（螺旋形状）のガス流路１４１を有する埋込部材１４Ａを作成することができる。また、埋込部材１４Ａは一体部品で形成することができるため、埋込部材１４Ａを収容部１３ｄへ埋め込む際の作業性が向上する。

【0034】

図２に戻り、埋込部材１４Ａが埋め込まれた電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側の面には、Ｙ_２Ｏ_３等の溶射膜１５が形成されている。溶射膜１５は、電極板１３１の耐プラズマ性を向上する。溶射膜１５は、電極板１３１から埋込部材１４Ａに跨って形成される。

【0035】

ここで、収容部１３ｄに収容された埋込部材１４のプラズマ処理空間１０ｓの側の端面（下面）は、電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側の端面（下面）よりも電極板１３１の内側に埋め込まれて配置され、埋込部材１４の下面と電極板１３１の下面との間に段差を有している。具体的には、埋込部材１４の下面と電極板１３１の下面との段差は、０ｍｍ以上０．２ｍｍ以下で、電極板１３１の内側に埋込部材１４が配置される。このような構造とすることにより、電極板１３１と埋込部材１４との境界で溶射膜１５にひび割れ等が発生することを抑制することができ、溶射膜１５の剥離を抑制することができる。

【0036】

また、収容部１３ｄに収容された埋込部材１４Ａは、接着剤１６で固定されていることにより、埋込部材１４Ａが収容部１３ｄ内で動くことを防止する。これにより、埋込部材１４Ａが動くことに起因して溶射膜１５が剥離することを防止することができる。

【0037】

ここで、参考例に係るシャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の構造について、図４を用いて説明する。図４は、参考例に係るシャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の構造を説明する拡大断面図の一例である。参考例に係るシャワーヘッド１３では、電極板１３１を貫通するガス導入口１３ｃが設けられている。

【0038】

参考例に係るシャワーヘッド１３において、プラズマ処理空間１０ｓの電子３０１やイオン３０２は、電位勾配によってガス導入口１３ｃの出口付近３１０に引き込まれ加速する。なお、電子３０１やイオン３０２の移動の一例を矢印で示す。電子３０１やイオン３０２が処理ガスや壁面と衝突することにより二次電子が放出される。また、処理ガスを導入するガス導入口１３ｃのガス圧は高くなっている。ここで、電子の平均自由行程に基づきガス導入口１３ｃ内の電位勾配方向の電子の加速距離ｄが延びるとガス導入口１３ｃ内にて放電が発生するおそれがある。

【0039】

このように、参考例に係るシャワーヘッド１３では、ガス導入口１３ｃの出口付近３１０において、放電が発生するおそれがある。

【0040】

図５は、パッシェン則による放電を説明するグラフの一例である。図５に示すグラフにおいて、横軸は、ガス圧ｐと電極間の距離ｄとの積であるｐｄ値を示す。縦軸は、電極間に放電が生じる電圧Ｖ_Ｂを示す。網掛けした領域が放電が発生する領域を示す。また、破線は、ガス流路１４１またはガス導入口１３ｃにおける電位差の一例を示す。

【0041】

第１実施形態に係るシャワーヘッド１３によれば、埋込部材１４Ａに螺旋形状のガス流路１４１が設けられていることにより、参考例のシャワーヘッド１３における電位勾配方向の加速距離ｄ（図４参照）と比較して、電位勾配方向の加速距離ｄ１（図３参照）を短くすることができる。これにより、電子３０１やイオン３０２の加速距離ｄ１を抑制することができる。即ち、ｐｄ値を放電が発生する領域よりも小さい領域４００まで下げることで、放電の発生を抑制することができる。

【0042】

また、第１実施形態に係るシャワーヘッド１３によれば、埋込部材１４Ａに複数のガス流路１４１が設けられていることにより、ガス流路１４１内のガス圧ｐを抑制することができる。これにより、ｐｄ値を放電が発生する領域よりも小さい領域４００まで下げることで、放電の発生を抑制することができる。

【0043】

また、埋込部材１４Ａは、電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側に設けられる。これにより、ガス導入口１３ｃの出口付近における放電の発生を抑制することができる。

【0044】

＜第２実施形態に係るシャワーヘッド１３の構造＞
次に、シャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の他の構造について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係るシャワーヘッド１３のガス導入口１３ｃ付近の構造を説明する拡大断面図の一例である。図７は、埋込部材１４Ｂをプラズマ処理空間１０ｓの側から見た図の一例である。

【0045】

ここで、第２実施形態に係るシャワーヘッド１３（図６，７参照）は、第１実施形態に係るシャワーヘッド１３（図２，３参照）と比較して、埋込部材１４の形状が異なっている。具体的には、第２実施形態に係るシャワーヘッド１３において、電極板１３１の収容部１３ｄには、埋込部材１４Ｂが挿入され、接着剤１６で固定される。

【0046】

埋込部材１４Ｂは、上下方向に延びる薄板で区画され、上下方向に貫通するガス流路１４２を有するグリッド構造（ハニカム構造）を有している。例えば、図７に示すように、埋込部材１４Ｂは、上下方向に延びる薄板が格子状に配置され、四角形状のガス流路１４２が形成される構成であってもよい。また、埋込部材１４Ｂのガス流路１４２の形状は、四角形に限られるものではなく、三角形、六角形等であってもよい。また、埋込部材１４Ｂは、ガス流路１４２の水平方向の距離ｄ２がガス導入口１３ｃの径ｄ３よりも短くなるように形成されている。

【0047】

埋込部材１４Ｂは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、樹脂等の絶縁体のうちいずれかの材料で形成される。埋込部材１４Ｂは、例えば押出成形や３Ｄプリンタで形成することができる。

【0048】

ここで、ガス導入口１３ｃ内における電位３２０の一例を一点鎖線で示す。ガス導入口１３ｃ内において、ガス導入口１３ｃ及び収容部１３ｄの中心ほど電位が高く、ガス導入口１３ｃ及び収容部１３ｄの外周側ほど電位が低くなっている。即ち、ガス導入口１３ｃ及び収容部１３ｄの内部において、径方向に電位勾配が生じている。

【0049】

第２実施形態に係るシャワーヘッド１３によれば、ガス導入口１３ｃの出口付近に埋込部材１４Ｂが設けられていることにより、ガス導入口１３ｃの出口付近における径方向（電位勾配方向）の距離ｄ２を短くすることができる。これにより、電子３０１やイオン３０２の水平方向の加速距離ｄ２を抑制することができる。これにより、ｐｄ値を小さくして、放電の発生を抑制することができる。

【0050】

また、第２実施形態に係るシャワーヘッド１３によれば、埋込部材１４Ｂに複数のガス流路１４２が設けられていることにより、ガス流路１４２内のガス圧ｐを抑制することができる。これにより、ｐｄ値を小さくして、放電の発生を抑制することができる。

【0051】

また、埋込部材１４Ｂは、電極板１３１のプラズマ処理空間１０ｓの側に設けられる。これにより、ガス導入口１３ｃの出口付近３１０における放電の発生を抑制することができる。

【0052】

以上、プラズマ処理装置１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】

【0053】

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
１３１ 電極板
１３ａ ガス供給口
１３ｂ ガス拡散室
１３ｃ ガス導入口
１３ｄ 収容部
１４，１４Ａ，１４Ｂ 埋込部材
１４１ ガス流路
１４２ ガス流路
１５ 溶射膜
１６ 接着剤
２０ ガス供給部
３０ 電源（プラズマ生成部）
４０ 排気システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】