特許 7194937 プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20221216BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018229228

(22)【出願日】2018-12-06

(65)【公開番号】P2020092027

(43)【公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(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】平山 昌樹

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０２９０９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１７５６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３８９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０１９７６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２３１６３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１３７８２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器とステージと上部電極とシャワープレートと導波路とを備え、
前記ステージは、前記処理容器内に設けられ、
前記シャワープレートは、前記ステージの上方に前記処理容器内の空間を介して設けられ、
前記上部電極は、前記シャワープレートの上方に設けられ、
前記導波路は、端部を備え、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波し、
前記端部は、前記空間に向いて配置されており、該空間に高周波を放射し、
前記シャワープレートは、複数のピラーを備え、誘電体から形成され、
前記シャワープレートの内には、空隙が設けられ、
前記空隙の内には、複数の前記ピラーが配置されており、
複数の前記ピラーの径及び密度の分布は、前記シャワープレートの端部から中央部に向かう方向に複数の該ピラーの径及び／又は密度が低減する分布である、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

プラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、該プラズマ処理装置は処理容器、ステージ、上部電極、シャワープレート、導波路を備え、該ステージは該処理容器内に設けられ、該シャワープレートは該ステージの上方に該処理容器内の空間を介して設けられ、該上部電極は該シャワープレートの上方に設けられ、該導波路は端部を備えＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波し、該端部は該空間に向いて配置されており該空間に高周波を放射し、該シャワープレートは複数のピラーを備え誘電体から形成され、複数の該ピラーの径及び密度の分布は、該シャワープレートの端部から中央部に向かう方向に複数の該ピラーの径及び／又は密度が低減する分布であり、該方法は、
前記シャワープレートに設けられた空隙の内に複数の前記ピラーが配置されている状態において、プラズマ処理を行う、
プラズマ処理方法。

【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、プラズマ処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの製造に用いられるプラズマ処理装置は、真空容器、処理室、支持電極、アンテナ、放射口、及び磁場形成手段を備える。処理室は、真空容器内部に設けられ、ガスが供給される。支持電極は、処理室内に設けられ、処理対象物を支持する。アンテナ及び放射口は、超短波（ＶＨＦ）帯又は極超短波（ＵＨＦ）帯の高周波を処理室に供給する。磁場形成手段は、処理室に磁場を形成する。プラズマ処理装置は、電界制御空間を備える。電界制御空間は、誘電体と誘電体を囲む金属仕切板又はディスク状金属とによって構成される。ＶＨＦ帯とは、３０～３００［ＭＨｚ］程度の範囲の周波数帯である。ＵＨＦ帯とは、３００［ＭＨｚ］～３［ＧＨｚ］程度の範囲の周波数帯である。電子デバイスの製造に用いるプラズマ処理装置についての技術は、特許文献１等に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１９６９９４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、プラズマ処理装置において上部電極とステージとの間の空間でプラズマ生成時に上部電極側に生じる電位の均一性を向上し得る技術を提供する。

【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、処理容器とステージと上部電極とシャワープレートと導波路とを備える。ステージは、処理容器内に設けられる。シャワープレートは、ステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられる。上部電極は、シャワープレートの上方に設けられる。導波路は、端部を備え、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波する。端部は、空間に向いて配置されており、空間に高周波を放射する。シャワープレートは、複数のピラーを備え、誘電体から形成される。シャワープレートの内には、空隙が設けられる。空隙の内には、複数のピラーが配置されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、プラズマ処理装置において上部電極とステージとの間の空間でプラズマ生成時に上部電極側に生じる電位の均一性を向上し得る技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。

【図2】例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の別の構成を示す図である。

【図3】例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の別の構成を示す図である。

【図4】図１に示すシャワープレートの断面構造の一例を示す図である。

【図5】図１に示すシャワープレートの外観の一例を示す図である。

【図6】図２に示すボルトの構成の一例を示す図である。

【図7】図６に示すボルトと図２に示すシャワープレートとを接続する構成の一例を示す図である。

【図8】図６に示すボルトと図２に示すシャワープレートとを接続する構成の一例を示す図である。

【図9】図６に示すボルトと図２に示すシャワープレートとを接続する構成の一例を示す図である。

【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。
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、処理容器とステージと上部電極とシャワープレートと導波路とを備える。ステージは、処理容器内に設けられる。シャワープレートは、ステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられる。上部電極は、シャワープレートの上方に設けられる。導波路は、端部を備え、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波する。端部は、空間に向いて配置されており、空間に高周波を放射する。シャワープレートは、複数のピラーを備え、誘電体から形成される。シャワープレートの内には、空隙が設けられる。空隙の内には、複数のピラーが配置されている。

【0009】

ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波の場合には、定在波の発生によって、誘電体のシャワープレートの延びる方向におけるプラズマの均一性が低減され得る。しかし、シャワープレートは、空隙と、空隙内に設けられた誘電体の複数のピラーとを備える。このため、定在波の発生が抑制されて空間内における上部電極（より具体的にシャワープレート）の近傍での電界の勾配が低減され得る。よって、プラズマの均一性が向上され得る。

【0010】

例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において、シャワープレートは、空隙に露出するシャワープレートの下面の延びる方向において複数のピラーの径及び密度の分布を有する。シャワープレートは、シャワープレートの下面の延びる方向における誘電体の複数のピラーの径及び密度の分布を有する（径及び密度が非一様である。）。即ち、複数のピラーの径及び密度の分布は、定在波の発生が抑制されるように調整され得る。特に、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波が空間内に放射される場合において、シャワープレート内の誘電体の複数のピラーの径及び密度の分布の調整が可能となる。この調整によって、プラズマの生成時に上部電極（より具体的にシャワープレート）と空間内で生じるプラズマとの間を伝搬する表面波（電波）の波長が好適に伸長され得る。よって、プラズマの均一性がより向上され得る。

【0011】

例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において、複数のピラーの径及び密度の分布は、シャワープレートの端部から中央部に向かう方向に複数のピラーの径及び密度が低減する分布である。

【0012】

例示的実施形態において、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置は処理容器、ステージ、上部電極、シャワープレート、導波路を備える。ステージは処理容器内に設けられる。シャワープレートはステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられる。上部電極はシャワープレートの上方に設けられる。導波路は端部を備えＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波する。端部は空間に向いて配置されており空間に高周波を放射する。シャワープレートは複数のピラーを備え誘電体から形成される。この方法は、シャワープレートに設けられた空隙の内に複数のピラーが配置されている状態において、プラズマ処理を行う。

【0013】

ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波の場合には、定在波の発生によって、誘電体のシャワープレートの延びる方向におけるプラズマの均一性が低減され得る。しかし、シャワープレートは、空隙と、空隙内に設けられた誘電体の複数のピラーとを備える。このため、定在波の発生が抑制されて空間内における上部電極（より具体的にシャワープレート）の近傍での電界の勾配が低減され得る。よって、プラズマの均一性が向上され得る。

【0014】

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。本開示において、「接触」とは、対象となる両者が固定されていない状態を表し、「接続」とは、対象となる両者が固定されていても固定されていなくてもよい状態を表し、「接合」とは、対象となる両者が固定されている状態を表す。

【0015】

複数の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１Ａ，１Ｂ、１Ｃの各々の構成が図１～３の各々に示されている。図１にはプラズマ処理装置１Ａの構成が示され、図２にはプラズマ処理装置１Ｂの構成が示され、図３にはプラズマ処理装置１Ｃの構成が示されている。

【0016】

図１を参照して、プラズマ処理装置１Ａの構成について説明する。プラズマ処理装置１Ａは、処理容器ＣＳを備える。

【0017】

プラズマ処理装置１Ａは、上部電極ＵＡ２１、絶縁部材ＵＡ４、サポートリングＵＡ５１、カバーリングＵＡ５２、弾性部材ＵＡ８１、封止部材ＵＡ８２、管ＵＡ９、ガス配管ＵＣ３１を備える。

【0018】

プラズマ処理装置１Ａは、封止部材ＤＡ１３、支持部ＤＢ１１、排気管ＤＢ１２、ベローズＤＢ２１、ベローズＤＢ２２、ばねＤＢ３、水冷プレートＤＢ４を備える。

【0019】

プラズマ処理装置１Ａは、ステージＭＡ１１、導電部ＭＡ２１、導電板ＭＡ２２、導電性弾性部材ＭＡ２３、排気室ＭＡ３１、壁部ＭＡ３２、通気孔ＭＡ３３を備える。プラズマ処理装置１Ａは、シャワープレートＫＡ１、空間ＳＰを備える。

【0020】

処理容器ＣＳは、側壁ＤＡ１１、導波路壁ＵＡ１、導波路ＵＡ３１を備える。側壁ＤＡ１１は、突起部ＤＡ１２、入出口ＤＡ２を備える。導波路ＵＡ３１は、端部ＵＡ３２を備える。

【0021】

シャワープレートＫＡ１は、下部基体ＫＡ１１、上部基体ＫＡ１２を備える。シャワープレートＫＡ１は、ピラーＫＡ２、空隙ＫＡ３、下面ＫＳ１、ガス吐出口ＫＳ１ａ、上面ＫＳ２、ガス流入口ＫＳ２ａを備える。

【0022】

ステージＭＡ１１は、周縁部ＭＡ１２、上面ＭＡ１３、裏面ＭＡ１４を備える。上部電極ＵＡ２１は、空洞ＵＡ２２、周縁部ＵＡ２４、下面ＵＡｆを備える。ステージＭＡ１１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。ステージＭＡ１１の表面には、酸化イットリウム、酸フッ化イットリウム、酸化アルミニウム等の保護膜が設けられ得る。

【0023】

導波路壁ＵＡ１の天井部は、軸線ＡＸに交差する面に（略水平に）延在している。導波路壁ＵＡ１の側部は、軸線ＡＸに沿って導波路壁ＵＡ１の天井部に垂直に延びている。導波路壁ＵＡ１は、プラズマ処理装置１Ａの上部電極ＵＡ２１を囲んでいる。

【0024】

導波路壁ＵＡ１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。導波路壁ＵＡ１は、接地されている。

【0025】

導波路ＵＡ３１は、導波路壁ＵＡ１と上部電極ＵＡ２１との間の空間によって画成される。導波路ＵＡ３１は、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波を導波し、この高周波を空間ＳＰに導入する。導波路ＵＡ３１は、高周波が放射される端部ＵＡ３２を備える。

【0026】

端部ＵＡ３２は、空間ＳＰに向いて配置されている。端部ＵＡ３２は、絶縁部材ＵＡ４を介して空間ＳＰに高周波を放射する。空間ＳＰは、シャワープレートＫＡ１とステージＭＡ１１との間の空間である。

【0027】

側壁ＤＡ１１は、導波路壁ＵＡ１の下側において、軸線ＡＸに沿って延びている。側壁ＤＡ１１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。側壁ＤＡ１１は、接地されている。

【0028】

側壁ＤＡ１１は、突起部ＤＡ１２を備える。突起部ＤＡ１２は、側壁ＤＡ１１の端部（導波路壁ＵＡ１の側部に接続されている箇所）に設けられており、軸線ＡＸに向けて軸線ＡＸに交差する方向に延びている。突起部ＤＡ１２には、封止部材ＤＡ１３を介して絶縁部材ＵＡ４に接続されている。

【0029】

封止部材ＤＡ１３は、真空シール用の部材であり、例えばＯリングであり得る。突起部ＤＡ１２は、導電性弾性部材ＭＡ２３を介して排気室ＭＡ３１の壁部ＭＡ３２に接続されている。導電性弾性部材ＭＡ２３は、弾性体であり、例えばスパイラルリングであり得る。導電性弾性部材ＭＡ２３の材料は、例えば、ステンレス、インコネル、ニッケル、タングステン、タンタル、銅合金又はモリブデン等の金属である。導電性弾性部材ＭＡ２３は、ニッケル、アルミニウム、ステンレス又は金等の保護膜により被覆されていてもよい。

【0030】

絶縁部材ＵＡ４は、導波路ＵＡ３１の端部ＵＡ３２と空間ＳＰとの間に配置されている。絶縁部材ＵＡ４の材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の絶縁性の材料であり得る。絶縁部材ＵＡ４と上部電極ＵＡ２１とは、封止部材ＵＡ８２を介して接続されている。封止部材ＵＡ８２は、真空シール用の部材であり、例えばＯリングであり得る。

【0031】

上部電極ＵＡ２１は、導波路壁ＵＡ１の天井部の下側に配置されており、ステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３の上方において、処理容器ＣＳ内の空間ＳＰとシャワープレートＫＡ１とを介して設けられている。

【0032】

シャワープレートＫＡ１は、上部電極ＵＡ２１に接続されている。シャワープレートＫＡ１の上面ＫＳ２は、上部電極ＵＡ２１の下面ＵＡｆに密着している。

【0033】

上部電極ＵＡ２１は、整合器ＵＣ２を介して高周波電源ＵＣ１に電気的に接続されている。上部電極ＵＡ２１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。

【0034】

上部電極ＵＡ２１の表面上には、耐腐食性を有する膜が形成されている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、又は酸化アルミニウムや酸化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。

【0035】

高周波電源ＵＣ１は、上述した高周波を発生する電源である。整合器ＵＣ２は、高周波電源ＵＣ１の負荷のインピーダンスを高周波電源ＵＣ１の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。

【0036】

空洞ＵＡ２２は、ガス配管ＵＣ３１を介してガス供給部ＵＣ３に連通している。空洞ＵＡ２２は、シャワープレートＫＡ１の複数のガス流入口ＫＳ２ａを介して、シャワープレートＫＡ１の空隙ＫＡ３に連通している。空隙ＫＡ３は、シャワープレートＫＡ１の複数のガス吐出口ＫＳ１ａを介して、空間ＳＰに連通している。

【0037】

シャワープレートＫＡ１は、ステージＭＡ１１の上方に空間ＳＰを介して設けられている。上部電極ＵＡ２１は、シャワープレートＫＡ１の上方に設けられている。

【0038】

シャワープレートＫＡ１の端部ＫＡ１ｅは、サポートリングＵＡ５１によって上部電極ＵＡ２１の周縁部ＵＡ２４に密着されている。シャワープレートＫＡ１は、空間ＳＰを介してステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３に対面している。

【0039】

シャワープレートＫＡ１は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等を含む誘電体から形成されている。シャワープレートＫＡ１の表面（特に下面ＫＳ１）には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。

【0040】

シャワープレートＫＡ１の厚みは、少なくとも空間ＳＰ上に位置する部分において、略均一であり得る。シャワープレートＫＡ１は、略円盤形状を有している。

【0041】

シャワープレートＫＡ１の下面ＫＳ１とステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３との間の鉛直方向における距離（空間ＳＰの幅）は、例えば５［ｍｍ］以上且つ１５［ｍｍ］以下であり得る。

【0042】

シャワープレートＫＡ１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。シャワープレートＫＡ１には、ステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３に載置された基板Ｗ（被処理体）の全面に均等にガスを供給するために、複数のガス吐出口ＫＳ１ａが設けられている。

【0043】

シャワープレートＫＡ１は、下部基体ＫＡ１１と、下部基体ＫＡ１１上に設けられた上部基体ＫＡ１２とを備える。下部基体ＫＡ１１と上部基体ＫＡ１２とは、略円盤形状を有する。下部基体ＫＡ１１と上部基体ＫＡ１２とは、一体に設けられ得る。下部基体ＫＡ１１と上部基体ＫＡ１２とは、シャワープレートＫＡ１の材料と同じ材料を有する。

【0044】

シャワープレートＫＡ１の内には空隙ＫＡ３が設けられ、空隙ＫＡ３の内には複数のピラーＫＡ２が配置されている。空隙ＫＡ３は、シャワープレートＫＡ１の外形形状に沿って、シャワープレートＫＡ１の中央部から周縁部に至るまで延在している。ピラーＫＡ２の材料は、シャワープレートＫＡ１と同じ材料である。

【0045】

空隙ＫＡ３内には複数のピラーＫＡ２が設けられている。複数のピラーＫＡ２は、下部基体ＫＡ１１から上部基体ＫＡ１２まで延びている。複数のピラーＫＡ２は、円柱形状のピラーＫＡ２及び／又は角柱形状のピラーＫＡ２を含む。

【0046】

下部基体ＫＡ１１は、シャワープレートＫＡ１の下面ＫＳ１を含む。上部基体ＫＡ１２は、シャワープレートＫＡ１の上面ＫＳ２を含む。

【0047】

シャワープレートＫＡ１は、シャワープレートＫＡ１の下面ＫＳ１（又は上面ＫＳ２）の延びる方向（軸線ＡＸに交差する方向）において誘電体の複数のピラーＫＡ２の径及び密度の分布を有する（径及び／又は密度が非一様である。）。

【0048】

図４には、シャワープレートＫＡ１の内部、特に複数のピラーＫＡ２の径及び密度の分布の一例が示されている。図４に示されているシャワープレートＫＡ１の断面構成は、軸線ＡＸに交差する面であって下部基体ＫＡ１１と上部基体ＫＡ１２との間に延びる面における断面構成である。

【0049】

複数のピラーＫＡ２の径及び密度の分布は、例えば、シャワープレートＫＡ１の端部ＫＡ１ｅから中央部（軸線ＡＸと交わる部分）に向かう方向ＤＲに共に複数のピラーＫＡ２の径及び密度が低減する分布であり得る。このような複数のピラーＫＡ２の径及び密度の分布の場合、シャワープレートＫＡ１内において空洞の占める領域（空隙ＫＡ３に含まれる領域）は、シャワープレートＫＡ１の端部ＫＡ１ｅから中央部に向かう方向ＤＲに、増大する。更に換言すれば、シャワープレートＫＡ１の端部ＫＡ１ｅから中央部に向かうにつれて、シャワープレートＫＡ１内において、ピラーＫＡ２によって構成される誘電体領域は、より疎になる。

【0050】

図１に戻って説明する。サポートリングＵＡ５１は、シャワープレートＫＡ１を上部電極ＵＡ２１に密着する部材である。サポートリングＵＡ５１は、弾性部材ＵＡ８１を介して絶縁部材ＵＡ４に保持されている。弾性部材ＵＡ８１は、例えばステンレス製のばねであり得る。

【0051】

カバーリングＵＡ５２は、ステージＭＡ１１の側面付近にプラズマが発生することを防止する部材である。サポートリングＵＡ５１及びカバーリングＵＡ５２のそれぞれの材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の絶縁性の材料であり得る。

【0052】

ステージＭＡ１１は、処理容器ＣＳ内に設けられている。ステージＭＡ１１は、ステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３の上に載置された基板Ｗを略水平に支持するように構成されている。ステージＭＡ１１は、略円盤形状を有している。

【0053】

ステージＭＡ１１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。ステージＭＡ１１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。

【0054】

導電部ＭＡ２１は、ステージＭＡ１１の周縁部ＭＡ１２と処理容器ＣＳの側壁ＤＡ１１との間に延びている。導電部ＭＡ２１は、ステージＭＡ１１と処理容器ＣＳの側壁ＤＡ１１とに電気的に接続されている。

【0055】

導電部ＭＡ２１は、導波路ＵＡ３１の端部ＵＡ３２から放射される高周波が空間ＳＰに導入されるように周縁部ＭＡ１２から側壁ＤＡ１１に向けて延びている。導電部ＭＡ２１は、導電板ＭＡ２２を備える。導電部ＭＡ２１は、壁部ＭＡ３２の一部を含む。

【0056】

導電板ＭＡ２２は、周縁部ＭＡ１２において裏面ＭＡ１４を介してステージＭＡ１１に電気的に接触している。導電板ＭＡ２２は、可撓性の薄板である。導電板ＭＡ２２の材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、インコネル、ニッケル、タングステン、タンタル、銅合金又はモリブデン等の導電性の材料である。導電板ＭＡ２２は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化フッ化イットリウム、フッ化イットリウム、ニッケル、アルミニウム、ステンレス又は金等の保護膜により被覆されていてもよい。導電板ＭＡ２２は、ネジ（不図示）によって周縁部ＭＡ１２の裏面（裏面ＭＡ１４）及び壁部ＭＡ３２の上面に固定される。

【0057】

排気室ＭＡ３１は、導電性の壁部ＭＡ３２を備える。排気室ＭＡ３１は、周縁部ＭＡ１２の周囲から側壁ＤＡ１１に向けて延びている。排気室ＭＡ３１は、通気孔ＭＡ３３を介して空間ＳＰに連通している。排気室ＭＡ３１は、排気管ＤＢ１２に連通している。

【0058】

排気管ＤＢ１２は、外部の排気装置に接続されている。排気装置は、圧力制御弁並びにターボ分子ポンプ及び／又はドライポンプ等の真空ポンプを含み得る。

【0059】

壁部ＭＡ３２の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性の材料であり得る。壁部ＭＡ３２は、通気孔ＭＡ３３を備える。空間ＳＰは、通気孔ＭＡ３３を介して排気室ＭＡ３１に連通している。

【0060】

空間ＳＰ内のガスは、通気孔ＭＡ３３を介して排気室ＭＡ３１に移動し、排気管ＤＢ１２を介して外部に排気され得る。

【0061】

基板Ｗは、入出口ＤＡ２を介して、処理容器ＣＳ内に搬入及び処理容器ＣＳ内から搬出される。側壁ＤＡ１１によって画成される空間であって入出口ＤＡ２を介して外部に連通している空間は、ガス供給器ＤＢ５にも連通している。

【0062】

ガス供給器ＤＢ５は、側壁ＤＡ１１によって画成される空間であって入出口ＤＡ２を介して外部に連通している空間内に、Ａｒガス等のパージガスを供給し得る。

【0063】

プラズマ処理装置１Ａには、ガス供給部ＵＣ３が接続されている。ガス供給部ＵＣ３は、ガス配管ＵＣ３１に接続されている。ガス配管ＵＣ３１は、絶縁性の管ＵＡ９によって高周波から保護され、上部電極ＵＡ２１内の空洞ＵＡ２２に連通する。

【0064】

ガス供給部ＵＣ３からのガスは、空洞ＵＡ２２、ガス流入口ＫＳ２ａ、空隙ＫＡ３、ガス吐出口ＫＳ１ａを介して、空間ＳＰに供給される。ガス供給部ＵＣ３は、基板Ｗの処理のために用いられる一つ以上のガス源を含む。ガス供給部ＵＣ３は、一つ以上のガス源からのガスの流量をそれぞれ制御するための一つ以上の流量制御器を含む。

【0065】

ガス供給部ＵＣ３と空洞ＵＡ２２とを連通するガス配管ＵＣ３１は、導波路ＵＡ３１内において絶縁性の管ＵＡ９によって覆われており、管ＵＡ９によって導波路ＵＡ３１内の高周波から保護されている。従って、導波路ＵＡ３１内において、高周波によるガスの励起が抑制される。管ＵＡ９の材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の絶縁性の材料であり得る。

【0066】

支持部ＤＢ１１は、ステージＭＡ１１に接続されている。ステージＭＡ１１は、支持部ＤＢ１１上に設けられている。支持部ＤＢ１１を上下移動（上部電極ＵＡ２１に近付く移動又は上部電極ＵＡ２１から離れる移動であり、以下同様。）させることによって、ステージＭＡ１１が上下移動する。

【0067】

ＤＢ１１の下部には、水冷プレートＤＢ４が配置されている。支持部ＤＢ１１は、水冷プレートＤＢ４に接している。ステージＭＡ１１の熱は、支持部ＤＢ１１及び水冷プレートＤＢ４を介して、外部に排出され得る。

【0068】

排気管ＤＢ１２は、壁部ＭＡ３２に接続されており、排気室ＭＡ３１に連通している。壁部ＭＡ３２は、排気管ＤＢ１２上に設けられている。排気管ＤＢ１２を介して、排気室ＭＡ３１内のガスが外部に排出され得る。

【0069】

ばねＤＢ３を介して排気管ＤＢ１２を上下移動させることによって、排気室ＭＡ３１及び壁部ＭＡ３２が上下移動する。

【0070】

ベローズＤＢ２２の材料は、ステンレス等の導電性の材料であり得る。ばねＤＢ３の材料は、ステンレス等の導電性の材料であり得る。

【0071】

壁部ＭＡ３２は、ばねＤＢ３の弾性によって、上部電極ＵＡ２１の側（上方）に安定的に配置され得る。

【0072】

更に導電性弾性部材ＭＡ２３の弾性によって、壁部ＭＡ３２の外周部と突起部ＤＡ１２とが安定的に電気的に接触され得る。

【0073】

ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波の場合には、定在波の発生によって、誘電体のシャワープレートＫＡ１の下面ＫＳ１の延びる方向におけるプラズマの均一性が低減され得る。しかし、例示的実施形態に係るシャワープレートＫＡ１は、空隙ＫＡ３と、空隙ＫＡ３内に設けられた誘電体の複数のピラーＫＡ２とを備える。このため、定在波の発生が抑制されて空間ＳＰ内における上部電極ＵＡ２１（より具体的にシャワープレートＫＡ１）の近傍での電界の勾配が低減され得る。よって、プラズマの均一性が向上され得る。

【0074】

また、シャワープレートＫＡ１は、下面ＫＳ１の延びる方向における誘電体の複数のピラーＫＡ２の径及び／又は密度の分布を有する（径及び／又は密度が共に非一様である。）。即ち、複数のピラーＫＡ２の径及び密度の分布は、定在波の発生が抑制されるように調整され得る。

【0075】

特に、ＶＨＦ帯又はＵＨＦ帯の高周波が空間ＳＰ内に放射される場合において、シャワープレートＫＡ１内の誘電体の複数のピラーＫＡ２の径及び／又は密度の分布の調整が可能となる。この調整によって、プラズマの生成時に上部電極ＵＡ２１（シャワープレートＫＡ１）と空間ＳＰ内で生じるプラズマとの間を伝搬する表面波（電波）の波長が好適に伸長され得る。よって、プラズマの均一性がより向上され得る。

【0076】

また、プラズマ処理装置１Ａでは、高周波は、導波路ＵＡ３１の端部ＵＡ３２から絶縁部材ＵＡ４を介して、軸線ＡＸに向けて空間ＳＰ内に導入される。導電部ＭＡ２１（特に壁部ＭＡ３２の一部）は、端部ＵＡ３２から放射される高周波が空間ＳＰに導入されるように周縁部ＭＡ１２から側壁ＤＡ１１に向けて延びている。

【0077】

導電部ＭＡ２１（特に壁部ＭＡ３２の一部）によって、導波路ＵＡ３１の端部ＵＡ３２と空間ＳＰとの間にあり端部ＵＡ３２から放射される高周波が伝搬する空間は、端部ＵＡ３２と空間ＳＰとを結ぶ面の上側及び下側に概ね等分され得る。

【0078】

導電部ＭＡ２１は、接地されている側壁ＤＡ１１に電気的に接続されており、電気的な遮蔽機能を有し得る。

【0079】

従って、導電部ＭＡ２１によって、導波路ＵＡ３１の端部ＵＡ３２から放射される高周波は、ステージＭＡ１１の下側に広がる領域等に拡散されずに空間ＳＰに良好に導入され得る。このため、空間ＳＰには、十分な強度の高周波が供給され得る。

【0080】

また、高周波が空間ＳＰに導入されると、ガスが空間ＳＰ内で励起されて、当該ガスからプラズマが生成される。プラズマは、空間ＳＰ内で周方向において均一な密度分布で生成される。ステージＭＡ１１上の基板Ｗは、プラズマからの化学種によって処理される。

【0081】

また、導電部ＭＡ２１は、可撓性の導電板ＭＡ２２を介してステージＭＡ１１に電気的に接触しているので、導電部ＭＡ２１の位置の位置が変化する場合にも、導電部ＭＡ２１とステージＭＡ１１との電気的な接触が確実に維持され得る。

【0082】

図２を参照して、プラズマ処理装置１Ｂの構成を説明する。プラズマ処理装置１Ｂは、プラズマ処理装置１Ａが有していない複数のボルトＫＢ１と複数のナットＫＢ２とを備える。プラズマ処理装置１Ｂの構成とプラズマ処理装置１Ａの構成との相違点は、ボルトＫＢ１及びナットＫＢ２の有無のみである。

【0083】

ボルトＫＢ１は、図５、図６に示すように、シャワープレートＫＡ１の上面ＫＳ２に設けられ、上面ＫＳ２上に突出している。一例として、複数のボルトＫＢ１の数は、複数のガス流入口ＫＳ２ａの数より少ない。

【0084】

複数のガス流入口ＫＳ２ａ及び複数のボルトＫＢ１の各々は、上面ＫＳ２内において、略均一に配置されている。図７～９に示す態様では、ボルトＫＢ１及びナットＫＢ２の各々の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス又はニッケル等の導電性の材料である。

【0085】

図７～９に示すように、ボルトＫＢ１と上面ＫＳ２とは、複数の態様で互いに接続され得る。図７に示す態様では、ボルトＫＢ１は、二つの凸部ＫＡ１２ａと支持部ＫＡ１２ｂとによって上面ＫＳ２に接続される。

【0086】

凸部ＫＡ１２ａの材料は、シャワープレートＫＡ１の材料と同様であり得る。凸部ＫＡ１２ａは、シャワープレートＫＡ１（特に、上部基体ＫＡ１２）と一体に形成され得る。

【0087】

二つの凸部ＫＡ１２ａと支持部ＫＡ１２ｂとは、上面ＫＳ２に設けられている。支持部ＫＡ１２ｂは、中央部に孔が設けられており、当該孔にボルトＫＢ１が嵌め込まれる。二つの凸部ＫＡ１２ａは、板形状を有しており、互いに並列して、上面ＫＳ２に固定されている。

【0088】

二つの凸部ＫＡ１２ａは互いに離間されており、支持部ＫＡ１２ｂは二つの凸部ＫＡ１２ａの間に設けられた空間に嵌め込まれている。
一実施形態において、凸部ＫＡ１２ａと支持部ＫＡ１２ｂとは、無機材料の接着剤を介して互いに接続され得る。ボルトＫＢ１と凸部ＫＡ１２ａとは、上部基体ＫＡ１２に密着されている。

【0089】

図８に示す態様では、複数のボルトＫＢ１とシャワープレートＫＡ１は一体に形成され得る。又は、複数のボルトＫＢ１とシャワープレートＫＡ１を接合してもよい。ボルトＫＢ１の材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の絶縁体である。ナットＫＢ２の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス又はニッケル等の金属である。ボルトＫＢ１は、内部にネジ山を備えた筒状の凸部ＫＡ１２ｃによって上面ＫＳ２に接続される。

【0090】

凸部ＫＡ１２ｃの材料は、シャワープレートＫＡ１の材料と同様であり得る。凸部ＫＡ１２ｃは、シャワープレートＫＡ１（特に、上部基体ＫＡ１２）と一体に形成され得る。

【0091】

凸部ＫＡ１２ｃは、上面ＫＳ２に設けられている。ボルトＫＢ１は、凸部ＫＡ１２ｃによって囲まれる空間内に収容される。ボルトＫＢ１は、ネジを介して、又は、無機材料の接着剤を介して、凸部ＫＡ１２ｃに接合され得る。ボルトＫＢ１は、上部基体ＫＡ１２に密着されている。

【0092】

図９に示す態様では、ボルトＫＢ１は、支持台ＫＢ１ａを用いて接続される。支持台ＫＢ１ａは、円柱形状を有しており、上面ＫＳ２に配置されている。

【0093】

支持台ＫＢ１ａは、上部基体ＫＡ１２に密着され、上部基体ＫＡ１２に固定されている。ボルトＫＢ１は、上部基体ＫＡ１２に固定された支持台ＫＢ１ａ上に固定されている。上部基体ＫＡ１２の上面ＫＳ２上に支持台ＫＢ１ａが設けられ、支持台ＫＢ１ａ上にボルトＫＢ１が設けられている。

【0094】

支持台ＫＢ１ａの材料は、ボルトＫＢ１と同様であり得る。ボルトＫＢ１と支持台ＫＢ１ａとは、一体に設けられ得る。支持台ＫＢ１ａと上部基体ＫＡ１２とは、無機材料の接着剤を介して互いに接続され得る。

【0095】

図２に戻って説明する。ボルトＫＢ１は、上部電極ＵＡ２１のうち、上部電極ＵＡ２１の下面ＵＡｆと空洞ＵＡ２２との間の部分を貫通する。ボルトＫＢ１の端部は、空洞ＵＡ２２内にあり、矩形のナットＫＢ２が取りつけられている。

【0096】

ナットＫＢ２が締められる程、シャワープレートＫＡ１と上部電極ＵＡ２１との接続がより強固となる。このように、複数のボルトＫＢ１と複数のナットＫＢ２とによって、シャワープレートＫＡ１は上部電極ＵＡ２１に固定される。

【0097】

図３を参照して、プラズマ処理装置１Ｃの構成を説明する。プラズマ処理装置１Ｃは、処理容器ＣＳを備える。

【0098】

プラズマ処理装置１Ｃは、上部電極ＵＡ２１、封止部材ＵＡ８３、管ＵＡ９、ガス配管ＵＣ３１を備える。プラズマ処理装置１Ｃは、封止部材ＤＡ１４、排気口ＤＡ１１ａ、ステージＭＡ１１を備える。プラズマ処理装置１Ｃは、シャワープレートＫＡ１ａ、空間ＳＰを備える。封止部材ＤＡ１４及び封止部材ＵＡ８３の各々は、真空シール用の部材であり、例えばＯリングであり得る。

【0099】

処理容器ＣＳは、導波路壁ＵＡ１、導波路ＵＡ３１、側壁ＤＡ１１を備える。側壁ＤＡ１１は、突起部ＤＡ１２を備える。導波路ＵＡ３１は、端部ＵＡ３２を備える。

【0100】

シャワープレートＫＡ１ａは、下部基体ＫＡ１１、ピラーＫＡ２、空隙ＫＡ３、下面ＫＳ１、ガス吐出口ＫＳ１ａ、ガス流入口ＫＳ２ａを備える。

【0101】

上部電極ＵＡ２１は、空洞ＵＡ２２、周縁部ＵＡ２４、下面ＵＡｆを備える。ステージＭＡ１１は、上面ＭＡ１３、裏面ＭＡ１４を備える。

【0102】

シャワープレートＫＡ１ａは、プラズマ処理装置１ＡのシャワープレートＫＡ１の構成から上部基体ＫＡ１２を除いた構成を有する。下部基体ＫＡ１１から突出する複数のピラーＫＡ２は、下部基体ＫＡ１１から上部電極ＵＡ２１の下面ＵＡｆに至るまで延びている。シャワープレートＫＡ１ａは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等を含む誘電体から形成されている。シャワープレートＫＡ１ａの表面（特に下面ＫＳ１）には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。

【0103】

複数のピラーＫＡ２は、上部電極ＵＡ２１の下面ＵＡｆに直接接触する。シャワープレートＫＡ１ａは、シャワープレートＫＡ１と同様の効果を奏し得る。

【0104】

シャワープレートＦＡ１の下面ＫＳ１とステージＭＡ１１の上面ＭＡ１３との間の鉛直方向における距離（空間ＳＰの幅）は、例えば５［ｃｍ］以上且つ３０［ｃｍ］以下であり得る。

【0105】

バッフル部材ＭＢ１は、ステージＭＡ１１と側壁ＤＡ１１との間で延在している。バッフル部材ＭＢ１は、略環形状の板材である。バッフル部材１３の材料は、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の絶縁体であり得る。

【0106】

バッフル部材ＭＢ１には、複数の貫通孔が形成される。複数の貫通孔は、バッフル部材ＭＢ１をその板厚方向に貫通している。

【0107】

ステージＭＡ１１の裏面ＭＡ１４下の領域は、排気口ＤＡ１１ａに連通する。排気口ＤＡ１１ａは、外部の排気装置に接続される。排気装置は、圧力制御弁並びにターボ分子ポンプ及び／又はドライポンプ等の真空ポンプを含み得る。

【0108】

プラズマ処理装置１Ａ～１Ｃを用いたプラズマ処理方法について説明する。この方法は、シャワープレートＫＡ１，ＫＡ１ａに設けられた空隙ＫＡ３の内に複数のピラーＫＡ２が配置されている状態において、プラズマ処理を行う。

【0109】

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、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる例示的実施形態における要素を組み合わせて他の例示的実施形態を形成することが可能である。

【0110】

以上の説明から、本開示の種々の例示的実施形態は、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例示的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】

【0111】

１Ａ…プラズマ処理装置、１Ｂ…プラズマ処理装置、１Ｃ…プラズマ処理装置、ＡＸ…軸線、ＣＳ…処理容器、ＤＡ１１…側壁、ＤＡ１１ａ…排気口、ＤＡ１２…突起部、ＤＡ１３…封止部材、ＤＡ１４…封止部材、ＤＡ２…入出口、ＤＢ１１…支持部、ＤＢ１２…排気管、ＤＢ２１…ベローズ、ＤＢ２２…ベローズ、ＤＢ３…ばね、ＤＢ４…水冷プレート、ＤＢ５…ガス供給器、ＤＲ…方向、ＫＡ１…シャワープレート、ＫＡ１１…下部基体、ＫＡ１２…上部基体、ＫＡ１２ａ…凸部、ＫＡ１２ｂ…支持部、ＫＡ１２ｃ…凸部、ＫＡ１ａ…シャワープレート、ＫＡ１ｅ…端部、ＫＡ２…ピラー、ＫＡ３…空隙、ＫＢ１…ボルト、ＫＢ１ａ…支持台、ＫＢ２…ナット、ＫＳ１…下面、ＫＳ１ａ…ガス吐出口、ＫＳ２…上面、ＫＳ２ａ…ガス流入口、ＭＡ１１…ステージ、ＭＡ１２…周縁部、ＭＡ１３…上面、ＭＡ１４…裏面、ＭＡ２１…導電部、ＭＡ２２…導電板、ＭＡ２３…導電性弾性部材、ＭＡ３１…排気室、ＭＡ３２…壁部、ＭＡ３３…通気孔、ＭＢ１…バッフル部材、ＳＰ…空間、ＵＡ１…導波路壁、ＵＡ２１…上部電極、ＵＡ２２…空洞、ＵＡ２４…周縁部、ＵＡ３１…導波路、ＵＡ３２…端部、ＵＡ４…絶縁部材、ＵＡ５１…サポートリング、ＵＡ５２…カバーリング、ＵＡ８１…弾性部材、ＵＡ８２…封止部材、ＵＡ８３…封止部材、ＵＡ９…管、ＵＡｆ…下面、ＵＣ１…高周波電源、ＵＣ２…整合器、ＵＣ３…ガス供給部、ＵＣ３１…ガス配管、Ｗ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】