JP6298373B2 - プラズマ処理装置および上部電極アセンブリ - Google Patents

Description

開示の実施形態は、プラズマ処理装置および上部電極アセンブリに関する。

従来、半導体の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理において、プラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。

一般に、容量結合型のプラズマ処理装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、一方の電極に高周波を印加する。そうすると、両電極の間で高周波電界によって加速された電子、電極から放出された二次電子、あるいは加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こして、処理ガスのプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の微細加工たとえばエッチングが施される。エッチングプロセスにおいては、プラズマ生成（放電）に寄与する比較的高い周波数（通常４０ＭＨｚ以上）の第１高周波を上部電極または下部電極のいずれかに印加し、基板へのイオンの引き込みに寄与する比較的低い周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波を下部電極に印加する２周波印加方式が多用されてきている。このほか、容量結合型のプラズマ処理装置において、上記のような高周波放電により両電極間でプラズマを生成しつつ、プラズマを介して基板と向き合う上部電極に直流電圧を印加する方式も利用されている。

特開２０１０−２５１７５２号公報 特表２０１１−５２１４７２号公報 実用新案登録第３１６７７５１号公報

上記のようなプラズマ処理装置について、上部電極を受け板に機械的に取り付けるためのカムロックが提案されている。提案されている機構では、電極の上方のソケットに圧入されたスタッドが受け板内のカム軸受けに囲まれたカム軸に係合する。受け板の外周面に形成された孔からカム軸を回転させてカムロックを可能にしている。

しかし、上記の機構においては、上部電極の吊り上げ力の微細な調整を行うことは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上部電極の吊り上げ力を柔軟に調整することができるプラズマ処理装置および上部電極アセンブリを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るプラズマ処理装置および上部電極アセンブリは、一部がクーリングプレート内に配置され、クーリングプレートの下方に配置される上部電極を支持する支持部材と、一部がクーリングプレート内に配置され、クーリングプレートの径方向に延在して、支持部材に係合する連絡部材と、クーリングプレートの外周に沿って配置され、クーリングプレート側に形成された凹部が連絡部材と係合する回転部材と、回転部材の凹部内で連絡部材に当接し、連絡部材にトルクを与えることで上部電極をクーリングプレートに吊り上げて固定する、トルク管理が可能な固定部材と、を備える。

実施形態の一態様によれば、上部電極の吊り上げ力を柔軟に調整することができる。

図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える上部電極アセンブリの概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構のテストモデルの分解斜視図である。 図３は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の概略斜視図である。 図４は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の各部の配置を説明するためのクーリングプレートの上面図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の動作を説明するための外側リングの内周面の一部を示す図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の解放時のレバーの位置を説明するための外側リングの凹部を示す図である。 図５Ｃは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の仮固定時のレバーの位置を説明するための外側リングの凹部を示す図である。 図５Ｄは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構の固定時のレバーの位置を説明するための外側リングの凹部を示す図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構が備える連絡部材の切欠きの概略図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構が備える連絡部材の切欠きの斜視図である。 図６Ｃは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構が備える連絡部材の切欠きに係合した支持部を示す図である。 図７は、従来技術に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、開示のプラズマ処理装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（従来技術に係るプラズマ処理装置の一例）
まず、前提として従来技術に係るプラズマ処理装置の一例につき説明する。図７は、従来技術に係るプラズマ処理装置１００の構成の一例を示す図である。プラズマ処理装置１００は、平行平板電極を有する容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。

チャンバ１０内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で支持されている。

筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の上部または入口に環状のバッフル板２０が取り付けられるとともに、底部に排気ポート２２が設けられている。

排気ポート２２には排気管２６を介して排気装置２８が接続されている。排気装置２８は、チャンバ１０内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁の外には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。

サセプタ１２には、第１および第２の高周波電源３２，３４がマッチングユニット３６および給電棒３８を介して電気的に接続されている。また、サセプタ１２の上面には、半導体ウエハＷを保持するための静電チャック４０が設けられ、静電チャック４０の半径方向外側に半導体ウエハＷの周囲を環状に囲むフォーカスリング４２が設けられる。

チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合ってシャワーヘッドを兼ねる接地電位の上部電極６４が環状の絶縁部材６５を介して電気的にフローティング状態で取り付けられている。この上部電極６４は、サセプタ１２と向かい合う電極板６６と、この電極板６６をその背後（図７の紙面上方）から着脱可能に支持する電極支持体６８とを有する。電極支持体６８はたとえばクーリングプレートであり、電極板６６の温度の変動を抑制する。

電極支持体６８の内部にはガス室７０が設けられる。電極支持体６８および電極板６６には、ガス室７０からサセプタ１２側に貫通する複数のガス吐出孔７２が形成される。電極板６６とサセプタ１２との間の空間がプラズマ生成空間ないし処理空間ＰＳとなる。ガス室７０の上部に設けられるガス導入口７０ａには、処理ガス供給部７４からのガス供給管７５が接続されている。なお、電極板６６はたとえばＳiやＳiＣで形成され、電極支持体６８はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムで形成される。

（第１の実施形態に係るプラズマ処理装置）
図１を参照し、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える上部電極アセンブリ１１０について説明する。図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える上部電極アセンブリ１１０の概略図である。上部電極アセンブリ１１０は、電極板を電極板の上に配置されるクーリングプレートに吊り上げる機構を有する。第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成は概ね、図７に示す従来のプラズマ処理装置１００と同様であるが、上部電極アセンブリ１１０を備える点で相違する。また、第１の実施形態のプラズマ処理装置は、上部電極アセンブリ１１０の下方から上部電極アセンブリ１１０をオペレータが操作できるように構成される。

図１に示す構造は、概ね図７に示す従来のプラズマ処理装置１００が備える上部電極６４に対応する、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える上部電極アセンブリ１１０の構造の一例である。図１は、上部電極アセンブリ１１０中、吊り上げ機構２００（後述）を含む部分の断面を示す。

なお、図１に示す上部電極アセンブリ１１０は、プラズマ処理装置のチャンバ（図７の１０に対応）内の所望の位置に配置することができる態様で保持されていればよく、必ずしも図７に示すような態様でチャンバに保持されていなくてよい。たとえば、他の構造物によって上から上部電極アセンブリ１１０を釣支し、チャンバの壁面と上部電極アセンブリ１１０とが接触しないように構成すればよい。

図１に示すように、第１の実施形態に係る上部電極アセンブリ１１０は、電極板１２０（以下、上部電極とも呼ぶ。）と、クーリングプレート１２２と、外側リング１２４（以下、回転部材とも呼ぶ。）と、を備える。上部電極アセンブリ１１０はシャワーヘッドとして機能する。

電極板１２０は、図７の電極板６６に概ね対応する円盤状の部材である。電極板１２０の内部には、処理ガスを通すための複数のガス吐出孔１２１が形成される。電極板１２０はたとえばＳｉやＳｉＣで形成される。

クーリングプレート１２２は、図７の電極支持体６８に概ね対応する円盤状の部材である。クーリングプレート１２２はガス吐出孔１２６を有する。クーリングプレート１２２のガス吐出孔１２６は、電極板１２０のガス吐出孔１２１と接続し、クーリングプレート１２２内に形成されるガス室１２５に連通する。ガス室１２５の機能は図７のガス室７０と同様である。

クーリングプレート１２２は、上部電極アセンブリ１１０の温度制御のため、電極板１２０の上方に電極板１２０と面接触するように配置される。クーリングプレート１２２は導電材料、たとえば、表面にアルマイト処理が施されたアルミニウムで形成される。なお、電極板１２０とクーリングプレート１２２との間に、伝熱効率を高めるために伝熱シートを挟みこんでもよい。この場合、伝熱シートにも、電極板１２０のガス吐出孔１２１およびクーリングプレート１２２のガス吐出孔１２６に対応する位置に孔が形成される。

外側リング１２４は、クーリングプレート１２２の外周を囲むリング形状の部材である。外側リング１２４は、クーリングプレート１２２の外周に設けられるフランジ等によってクーリングプレート１２２と係合する。ただし、クーリングプレート１２２と外側リング１２４との係合の態様は特に限定されず、後述する吊り上げ機構（２００、図２参照）の動作を妨げない態様であればよい。

（吊り上げ機構２００の概要）
図１および図２を参照してさらに、第１の実施形態に係る上部電極アセンブリ１１０が備える吊り上げ機構２００について説明する。図２は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００のテストモデルの概略図である。図２においては、理解を容易にするため、電極板１２０、クーリングプレート１２２および外側リング１２４を簡略的な形状で形成したテストモデルを示す。図２に示す構造体では、支持部材２０１が支持する電極板１２０は小さな略円板形状の部材として図示する。また、クーリングプレート１２２および外側リング１２４はそれぞれの一部分に対応する構造を、円盤状、リング状ではなく略立方体状の部材として図示している。

吊り上げ機構２００は、電極板１２０、クーリングプレート１２２および外側リング１２４を相互に係合させることで、電極板１２０をクーリングプレート１２２の下に吊り上げる。

具体的には、吊り上げ機構２００は、支持部材２０１と、連絡部材２０２と、外側リング１２４に形成された凹部２０３（図５Ａ乃至図５Ｄ参照）と、固定部材２０４（図２参照）と、を備える。

支持部材２０１は、電極板１２０の垂直方向（図１の上下方向）に形成される孔２０５に挿入され、電極板１２０を垂直方向に支持する。支持部材２０１はたとえば、略球状の両端を円筒状の軸でつないだピンである。ただし、ピンの形状は特に限定されず、電極板１２０を垂直方向に支持することができる部材であればよい。たとえば、電極板１２０に形成した孔２０５の下部の直径を上部の直径よりも大きくして、支持部材２０１の略球状の下方端が上方向に脱落しないように構成してもよい（図２参照）。

連絡部材２０２は、少なくとも一部が中空の円筒状のシャフト２０２ａと、平板形状のレバー２０２ｂと、をねじで締結して構成される（図２参照）。ただし同様の形状の部材を鋳型等で一体的に成型して使用してもよい。シャフト２０２ａは、切欠き２０２ａ１を有する（図６Ａ乃至図６Ｃ参照）。切欠き２０２ａ１は、シャフト２０２ａがクーリングプレート１２２の径方向に形成される孔２０６内の所定位置に配置されたとき、クーリングプレート１２２の垂直方向に形成される孔２０７の上に位置する。孔２０７は、クーリングプレート１２２内の孔２０６および電極板１２０内の孔２０５と連通する。孔２０７には支持部材２０１が挿入される。

図６Ａは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００が備える連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１の概略図である。図６Ａに示すように、切欠き２０２ａ１は、支持部材２０１の上方（図１の紙面上方向）球状端を収容可能な大きさの円形部Ｃ１を有する。切欠き２０２ａ１はまた、支持部材２０１の軸部を収容可能な大きさの円形部Ｃ２を有する。切欠き２０２ａ１は、円形部Ｃ１と円形部Ｃ２とを両者の輪郭が接するように並べて輪郭を滑らかに接続した形状を有する。連絡部材２０２が後述する解放位置にあるとき、切欠き２０２ａ１の円形部Ｃ１が垂直方向下方向に面し、連絡部材２０２が後述する仮固定位置にあるとき、切欠き２０２ａ１の円形部Ｃ２が垂直方向下方向に面する。

図６Ｂは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００が備える連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１の斜視図であり、図６Ｃは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００が備える連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１に係合した支持部材２０１を示す図である。支持部材２０１が、孔２０５，２０７に挿入されて連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１の円形部Ｃ１に嵌合したのち、シャフト２０２ａが回転する。それによって、円形部Ｃ２が垂直方向下方向に面することになり、支持部材２０１の下方への脱落が防止され、支持部材２０１が仮固定されることになる（図６Ｃ参照）。

レバー２０２ｂは、シャフト２０２ａの外側リング１２４側の端部にねじ等によって締着される（図２参照）。レバー２０２ｂを、シャフト２０２ａを軸として回転させることで、シャフト２０２ａの切欠き２０２ａ１を回転させ、切欠き２０２ａ１に嵌合した支持部材２０１の球状端を固定することができる。シャフト２０２ａとレバー２０２ｂとはカム機構の一部として作用する。なお、シャフト２０２ａをレバー２０２ｂで回転させることで支持部材２０１を固定することができるのであれば、支持部材２０１の端部および当該端部と係合する切欠き２０２ａ１の形状は特に限定されない。

凹部２０３は、外側リング１２４の内周面上に形成され、クーリングプレート１２２の外周面に対向する。以下、図５Ａ乃至図５Ｄを参照して、凹部２０３と連絡部材２０２との係合態様につき説明する。図５Ａは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の動作を説明するための外側リング１２４の内周面の一部を示す図である。図５Ｂは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の解放時のレバー２０２ｂの位置を説明するための外側リング１２４の凹部２０３を示す図である。図５Ｃは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の仮固定時のレバー２０２ｂの位置を説明するための外側リング１２４の凹部２０３を示す図である。図５Ｄは、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の固定時のレバー２０２ｂの位置を説明するための外側リング１２４の凹部２０３を示す図である。

図５Ａに示すように、外側リング１２４に形成される凹部２０３は、第１の凹部２０３ａと第２の凹部２０３ｂとを有する。第１の凹部２０３ａは、レバー２０２ｂの長さと略同一の長さの傾斜面Ｓを有する。傾斜面Ｓの傾斜角度は、シャフト２０２ａの切欠き２０２ａ１のＣ１の中心とシャフト２０２ａの軸中心を結ぶ線分とＣ２の中心とシャフト２０２ａの軸中心を結ぶ線分とが形成する角度と略同一であってよい。

第２の凹部２０３ｂは、シャフト２０２ａを収容可能な高さＨを有し、レバー２０２ｂの長さと略同一の長さの水平面Ｐを有する。第２の凹部２０３ｂの水平面Ｐは、外側リング１２４の周方向に延び、第１の凹部２０３ａの傾斜面Ｓに連続する。

外側リング１２４にはさらに、第２の凹部２０３ｂと垂直方向下方から連通する孔部２０３ｃが設けられている。孔部２０３ｃは、外側リング１２４の下面を貫通し、外部と凹部２０３とを連通させる。先述した固定部材２０４は、孔部２０３ｃの下方から挿入され、孔部２０３ｃ内に収容される。孔部２０３ｃと固定部材２０４は相互に螺合するようねじ切りが形成される。ただし、孔部２０３ｃと固定部材２０４とを相互に固定できる構造であれば他の構造によって両者を係合させてもよい。

外側リング１２４を、クーリングプレート１２２の外周に沿って周方向に回転させることにより、連絡部材２０２のシャフト２０２ａは、水平面Ｐの傾斜面Ｓ側端（図５Ｂに示す解放時の位置）と、水平面Ｐの傾斜面Ｓと反対側の端（５Ｃに示す仮固定時の位置）と、の間を移動する。シャフト２０２ａの移動とともに、レバー２０２ｂは、傾斜面Ｓおよび水平面Ｐの上を摺動する。

たとえば、外側リング１２４を図５Ｂの矢印方向Ｙへ回転させると、シャフト２０２ａが解放時の位置（図５Ｂ）から仮固定時の位置（図５Ｃ）へ移動する。シャフト２０２ａの移動に伴い、レバー２０２ｂは傾斜面Ｓから水平面Ｐに移動する。レバー２０２ｂの移動に伴い、シャフト２０２ａは図５Ｂに示すＸ方向に回転し、図５Ｃに示すように水平面Ｐ上に載置される。

また、逆に外側リング１２４を図５Ｂの矢印方向Ｚへ回転させると、シャフト２０２ａが仮固定時の位置（図５Ｃ）から解放時の位置（図５Ｂ）へ移動する。シャフト２０２ａの移動に伴い、レバー２０２ｂは水平面Ｐから傾斜面Ｓに移動する。レバー２０２ｂの移動に伴い、シャフト２０２ａは図５Ｂに示すＸの逆方向に回転し、図５Ｂに示すように傾斜面Ｓ上に載置される。

図５Ｃに示す仮固定時の状態で、孔部２０３ｃの下方から固定部材２０４をねじ込み、固定部材２０４をレバー２０２ｂに当接させてレバー２０２ｂを押し上げる。これによって、支持部材２０１が連絡部材２０２とカム機構により固定され、電極板１２０のクーリングプレート１２２への締結が完了する。

固定部材２０４は、トルク管理が可能な部材である。たとえば、固定部材２０４はプランジャである。たとえば、固定部材２０４は内部にばねなどの弾性部材を包含し、ばねの作用でレバー２０２ｂを押圧する。図５Ｄに示すように、固定部材２０４をねじ入れることで、連絡部材２０２と支持部材２０１とが締結される。これによって、電極板１２０、クーリングプレート１２２および外側リング１２４の締結、すなわち、電極板１２０の吊り上げが完了する。

図２に戻り、吊り上げ機構２００の設置手順の一例についてさらに説明する。吊り上げ機構２００を設置する際には、まず、クーリングプレート１２２の径方向に形成された孔２０６に連絡部材２０２を挿入する。そして、外側リング１２４をクーリングプレート１２２の外周にはめ込み、凹部２０３（図２の１２４の裏側）に連絡部材２０２をはめ込む。このとき、連絡部材２０２が図５Ｂの解放時の位置にくるように外側リング１２４の位置を調節する。連絡部材２０２が自然に解放時の位置に嵌合するよう、予め外側リング１２４にガイド等を設けてもよい。

次に、電極板１２０の下側から支持部材２０１をはめ込み、電極板１２０を支持部材２０１によって支持する。そして、支持部材２０１の上端部をクーリングプレート１２２の垂直方向に形成された孔２０７に挿入し、連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１に係合させる。この状態で、外側リング１２４を図５Ｂの矢印方向Ｙに回転させる。すると、連絡部材２０２が図５Ｂの解放時の位置から図５Ｃの仮固定時の位置へと移動する。そして、仮固定の状態で固定部材２０４を外側リング１２４の孔部２０３ｃにねじ込む。これによって、電極板１２０がクーリングプレート１２２に吊り上げられる。

図３は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の概略斜視図である。図３中、連絡部材２０２の切欠き２０２ａ１に支持部材２０１の球状端が係合した状態を示す。図３では、レバー２０２ｂは水平面Ｐ上にある、すなわち、仮固定位置にある。したがって、図３の状態では、電極板１２０のクーリングプレート１２２への吊り上げはまだ完了していない。この状態で、図３中、外側リング１２４の下面矢印で示す箇所に設けられた孔部２０３ｃに固定部材２０４をねじ込むことで、電極板１２０のクーリングプレート１２２への吊り上げが完了する。

図４は、第１の実施形態に係る吊り上げ機構２００の各部の配置を説明するためのクーリングプレート１２２の上面図である。図４の例では、クーリングプレート１２２の１０箇所に支持部材２０１を挿入するための孔Ｒ１乃至Ｒ１０が形成されている。孔Ｒ１乃至Ｒ１０のうち、Ｒ１乃至Ｒ５が形成される位置は、Ｒ６乃至Ｒ１０が形成される位置よりもクーリングプレート１２２の中心に近い。このようにクーリングプレート１２２の中心からの距離が異なる二つの同心円上に孔Ｒ１乃至Ｒ１０を形成し、各位置に上記の吊り上げ機構２００を配置して、電極板１２０をクーリングプレート１２２に吊り上げる。この場合、連絡部材２０２については長短２種類の長さの部材を準備する。

吊り上げ機構２００の配置位置や配置数は、電極板１２０およびクーリングプレート１２２の重量や、伝熱シートを挟みこむか否か等の条件に応じて、決定すればよい。

（第１の実施形態の効果）
上記のように、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える上部電極アセンブリ１１０は、一部がクーリングプレート１２２内に配置され、クーリングプレート１２２の下方に配置される上部電極１２０を支持する支持部材２０１と、一部がクーリングプレート１２２内に配置され、クーリングプレート１２２の径方向に延在して、支持部材２０１に係合する連絡部材２０２と、クーリングプレート１２２の外周に沿って配置され、クーリングプレート１２２側に形成された凹部２０３が連絡部材２０２と係合する回転部材１２４と、回転部材１２４の凹部２０３内で連絡部材２０２に当接し、連絡部材２０２にトルクを与えることで上部電極１２０をクーリングプレート１２２に吊り上げて固定する、トルク管理が可能な固定部材２０４と、を備える。このため、固定部材２０４を用いてトルクを調整し、上部電極１２２をクーリングプレート１２４に吊り上げる際の吊り上げ力を容易に調整することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、支持部材２０１、連絡部材２０２および回転部材１２４によってカム機構を形成し、カム機構によって、上部電極１２０とクーリングプレート１２２と回転部材１２４とを連結する。このため、単純な構造を用いて上部電極１２０をクーリングプレート１２２に吊り上げることができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、固定部材２０４は、回転部材１２４の下面で開口する孔部２０３ｃに挿入されて当該孔部２０３ｃ内で連絡部材２０２に当接する。このため、プラズマ処理装置の上部構造物を取り外さなくとも、上部電極１２０の下方から回転部材１２４内の固定部材２０４を操作して容易に吊り上げ力を調整することができる。また、上部電極１２０の交換時にも、上部電極１２０の下方から容易に固定部材２０４を操作することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、回転部材１２４は、クーリングプレート１２２の周方向に沿って第１の回転位置と第２の回転位置との間を回転し、回転部材１２４が第１の回転位置にあるとき、連絡部材２０２は支持部材２０１を解放し、回転部材１２４が第２の回転位置にあるとき連絡部材２０２は支持部材２０１を仮固定する。このため、クーリングプレート１２２の周囲に配置された回転部材１２４を回転させることによって、容易に支持部材２０１を解放して上部電極１２０を取り外すことができる。

従来のプラズマ処理装置においては、上部電極の上方に配置された構造物を分解しなければ上部電極の交換を行うことが困難な場合があった。しかし、第１の実施形態の構成を採用した場合、上部電極を下方から容易に取り外すことができ、上部電極が消耗した際の取り換えを簡単に実現することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、回転部材１２４は、各々が複数の連絡部材２０２の一つと係合する複数の凹部２０３を備え、回転部材１２４が回転することにより、複数の連絡部材２０２が各々対応する支持部材２０１を仮固定する。このため、一つの回転部材１２４によって複数位置に設けられた支持部材２０１を仮固定することができ、吊り上げ作業を簡素化することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、支持部材２０１は、クーリングプレート１２２の中心からの距離が異なる複数の位置に形成される孔Ｒ１乃至Ｒ１０に挿入される。このため、上部電極１２０とクーリングプレート１２２との界面圧の低下を抑制して、上部電極１２０とクーリングプレート１２２との界面圧を改善することができる。

従来のプラズマ処理装置においては、上部電極とクーリングプレートとを、クーリングプレートのエッジ部においてボルト等で止めつけていた。このため、上部電極が消耗して中央部分が垂れ下がる等して上部電極とクーリングプレートとの界面圧が低下する場合があった。これに対して、第１の実施形態においては、上記のように、クーリングプレート１２２の中心からの距離が異なる複数の位置に支持部材２０１を配置して、クーリングプレート１２２と上部電極１２０とを締結する。このため、上部電極１２０とクーリングプレート１２２との界面圧の低下を抑制して、上部電極１２０とクーリングプレート１２２との界面圧を改善することができる。また、界面圧の改善に伴い、上部電極１２０の消耗による温度変動を抑制することができる。さらには、エッチングレート等の変動を抑制して上部電極１２０の長寿命化を実現することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、支持部材２０１は、クーリングプレート１２２の中心から円周までの距離が異なる少なくとも二つの同心円上に略等間隔で複数形成される孔Ｒ１乃至Ｒ１０に挿入される。このため、上部電極１２０が熱により消耗した場合でも、上部電極１２０がたわんでクーリングプレート１２２との接触圧力が低下することを抑制することができる。また、従来のプラズマ処理装置のようにクーリングプレートのエッジ部分にボルトやクランプ等で上部電極を締結した場合と比較して、クーリングプレート１２２の全体にわたって所望の締結力で上部電極１２０を締結することができる。このため、上部電極１２０の消耗によるたわみや界面圧力の低下を抑制することができる。また、界面圧の改善に伴い、上部電極１２０の消耗による温度変動を抑制することができる。さらには、エッチングレート等の変動を抑制して上部電極１２０の長寿命化を実現することができる。

また、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置において、固定部材２０４はプランジャである。このため、プランジャによる締結力を容易に管理でき、複数の支持部材２０１を設けた場合に支持部材２０１の各々における締結力を容易に一定として吊り上げを完了することができる。このため、吊り上げ力の管理が容易である。また、単純な構成によって微細なトルク制御を実現することができる。

（その他の実施形態）
以上、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明した。しかし、これに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形を実現できる。

たとえば、回転部材１２４に形成する凹部２０３の形状を工夫することによって、支持部材２０１が脱落することを防止して上部電極１２０の取り換え作業を容易にすることが考えられる。

また、連絡部材２０２のレバー２０２ｂの長さを調整することによって、吊り上げ力を調整することも可能である。

また、支持部材２０１を配置する位置や個数は、クーリングプレート１２２および電極板１２０の大きさや重量、伝熱シートの有無に応じて適宜変更することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１１０ 上部電極アセンブリ
１２０ 電極板
１２１ ガス吐出孔
１２２ クーリングプレート
１２４ 外側リング
１２５ ガス室
２００ 吊り上げ機構
２０１ 支持部材
２０２ 連絡部材
２０２ａ シャフト
２０２ａ１ 切欠き
２０２ｂ レバー
２０３ 凹部
２０４ 固定部材
Ｐ 水平面
Ｓ 傾斜面

Claims (9)

1. 一部がクーリングプレート内に配置され、前記クーリングプレートの下方に配置される上部電極を支持する支持部材と、
   一部が前記クーリングプレート内に配置され、前記クーリングプレートの径方向に延在して、前記支持部材に係合する連絡部材と、
   前記クーリングプレートの外周に沿って配置され、前記クーリングプレート側に形成された凹部が前記連絡部材と係合する回転部材と、
   前記回転部材の前記凹部内で前記連絡部材に当接し、前記連絡部材にトルクを与えることで前記上部電極を前記クーリングプレートに吊り上げて固定する、トルク管理が可能な固定部材と、
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記支持部材、前記連絡部材および前記回転部材は、カム機構を形成し、当該カム機構によって、前記上部電極と前記クーリングプレートと前記回転部材とを連結することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記固定部材は、前記回転部材の下面で開口する孔に挿入されて当該孔内で前記連絡部材に当接することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記回転部材は、前記クーリングプレートの周方向に沿って第１の回転位置と第２の回転位置との間を回転し、前記回転部材が前記第１の回転位置にあるとき、前記連絡部材は前記支持部材を解放し、前記回転部材が前記第２の回転位置にあるとき前記連絡部材は前記支持部材を仮固定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記回転部材は、各々が複数の前記連絡部材の一つと係合する複数の凹部を備え、前記回転部材が回転することにより、前記複数の連絡部材が各々対応する前記支持部材を仮固定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記支持部材は、前記クーリングプレートの中心からの距離が異なる複数の位置に形成される孔に挿入されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記支持部材は、前記クーリングプレートの中心から円周までの距離が異なる少なくとも二つの同心円上に略等間隔で複数形成される孔に挿入されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記固定部材は、プランジャであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
9. 一部がクーリングプレート内に配置され、前記クーリングプレートの下方に配置される上部電極を支持する支持部材と、
   一部が前記クーリングプレート内に配置され、前記クーリングプレートの径方向に延在して、前記支持部材に係合する連絡部材と、
   前記クーリングプレートの外周に沿って配置され、前記クーリングプレート側に形成された凹部が前記連絡部材と係合する回転部材と、
   前記回転部材の前記凹部内で前記連絡部材に当接し、前記連絡部材にトルクを与えることで前記上部電極を前記クーリングプレートに吊り上げて固定する、トルク管理が可能な固定部材と、
   を備える上部電極アセンブリ。

Images