JP7510457B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明はプラズマ処理装置に関する。

従来から、プラズマを用いて原料ガスを分解し、例えば、基板の被成膜面に薄膜を形成するプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置においては、例えば、特許文献１，２に示すように、チャンバと、電極フランジと、チャンバおよび電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとによって、処理室が構成されている。処理室は、成膜空間（反応室）を有する。

処理室内には、シャワープレートと、基板が配置されるヒータとが設けられている。
シャワープレートは、電極フランジに接続され複数の噴出口を有する。シャワープレートと電極フランジとの間には空間が形成される。この空間は、原料ガスが導入されるガス導入空間である。つまり、シャワープレートは、処理室内を、基板に膜が形成される成膜空間と、ガス導入空間とに区画している。

なお、特許文献１に開示の技術のように、絶縁フランジは、チャンバの取付フランジに取り付けられる、絶縁フランジは、取付フランジとカソードフランジ（電極フランジ）とを絶縁している。

国際公開第２０１０／０７９７５３号 特許第５８８３６５２号公報

ここで、絶縁フランジは、処理中に減圧された処理室において、処理室（チャンバ）を密閉するように取付フランジとカソードフランジ（電極フランジ）とに挟まれている。このため、カソードフランジの自重および減圧による大気圧によって、カソードフランジとチャンバの取付フランジとの間で押圧される。また、絶縁フランジは、処理中に加熱される基板に付随して、ヒータによる加熱の影響を受ける。

これらに起因して、絶縁フランジが変形して厚みが変装する可能性がある。絶縁フランジの厚みが変動すると、シャワープレートと基板との距離が変動する可能性がある。シャワープレートと基板との距離が変動すると、電極間距離が変動するとともに、供給されるガス流状態への影響が生じることになる。このため、プラズマ発生状態への影響が生じて、工程の再現性が失われ、結果的に成膜特性への影響が生じる可能性があるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．電極フランジ（カソードフランジ）と基板との距離変動を抑制すること。
２．ガス流の変動を抑制すること。
３．工程の再現性を維持すること。
２．形成されたプラズマ分布の変動を防止し、処理特性の安定性を向上すること。

（１） 本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマ処理装置であって、
電極フランジと、
前記電極フランジとは絶縁されて底部、側壁および前記側壁の端部開口の取付フランジを有するチャンバと、
前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置されて離間距離を規定する絶縁スペーサ部と、
を有し、
前記絶縁スペーサ部は、剛性を有する セラミックから形成されて前記絶縁フランジに埋め込まれ、
前記絶縁スペーサ部の上端面が前記電極フランジに接しており、前記絶縁スペーサ部の下端面が、前記取付フランジの上面に接している、
ことにより上記課題を解決した。
（２） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は柱状とされ、前記絶縁フランジに形成された間隙に埋め込まれる、
ことができる。
（３） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの周縁に沿って離間するように複数配置される、
ことができる。
（４） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの厚さ方向のいずれか一方に突出して形成された突出部を有し、前記突出部が、対応する前記取付フランジと前記電極フランジとのいずれか一方の凹部に収納される、
ことができる。
（５） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部には、一端に拡径された拡径部を有する、
ことができる。
（６） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁フランジの周縁に沿って前記絶縁スペーサ部とは径方向に離間する密閉機構（Ｏリング）を有する、
ことができる。

（１） 本発明の一態様にかかるプラズマ処理装置は、
プラズマ処理装置であって、
電極フランジと、
前記電極フランジとは絶縁されて底部、側壁および前記側壁端部開口の取付フランジを有するチャンバと、
前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置されて離間距離を規定する絶縁スペーサ部と、
を有し、
前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジに埋め込まれる。

上記構成によれば、絶縁フランジによって、絶縁されるとともに、シールされる取付フランジと電極フランジとの間において、大気圧あるいは、電極フランジの自重により厚さ方向に押圧される絶縁フランジにおいて、絶縁スペーサ部によって取付フランジと前記電極フランジとの離間距離を一定に維持し、取付フランジと電極フランジとの間の距離が変わらないようにすることができる。このとき、絶縁スペーサ部の両端は、取付フランジと電極フランジとに接している。

これにより、可撓性を有する絶縁フランジが変形する状態であっても、プラズマ処理中における電極間距離であるシャワープレートと基板との距離を維持して、プラズマ発生状態に影響を及ぼしてしまうことを抑制できる。つまり、絶縁スペーサ部を支柱として入れることで、絶縁フランジの縮みを抑制し、シャワープレートと基板との間の距離の安定性が改善する。

ここで、シャワープレートと基板との距離を維持するとは、電極プレートに支持されたシャワープレートがチャンバ底部に対する高さ位置を維持する状態を意味している。つまり、あらかじめ設定したシャワープレートと基板との距離が、駆動された支持部によって基板の高さ位置を調整する状態も含むものである。

また、取付フランジと電極フランジとの間をシールするためには、絶縁フランジ等のシール部材が変形することが必要である。これにともなって取付フランジと電極フランジとが傾いて、取付フランジと電極フランジとの距離がチャンバの周方向において不均一になることを防止することができる。

絶縁フランジは、可撓性を有する材質を有する。絶縁フランジは、耐熱性、耐ガス性、耐真空性を有する樹脂、例えばフッ素樹脂からなることができる。また、絶縁性を有し、必要な圧縮強度を有する。絶縁スペーサ部は、セラミック、例えば、焼結アルミナ等から形成することができる。

（２） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は柱状とされ、前記絶縁フランジに形成された間隙に埋め込まれる。

上記構成によれば、絶縁スペーサ部によって取付フランジと前記電極フランジとの離間距離を一定に維持できるとともに、絶縁フランジに間隙を形成することのみで絶縁スペーサ部を取り付けることができるため、他の構成部品を増やすことなく電極間隔を維持することが可能となる。同時に、間隙に絶縁スペーサ部を挿入するだけで、絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部の組み立てをおこなうことが可能となる。このため、メンテナンス等における分解および組み立て作業時間を短縮することをできる。同時に、分解および組み立て作業工程を削減することが可能となる。

ここで、絶縁フランジに形成されて絶縁スペーサ部を収納する間隙は、絶縁フランジの厚さ方向に貫通する貫通孔とすることができる。あるいは、絶縁フランジに形成されて絶縁スペーサ部を収納する間隙は、絶縁フランジの厚さ方向に貫通するとともに、絶縁フランジの周縁にも開口する切欠とすることもできる。

（３） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの周縁に沿って離間するように複数配置される。

上記構成によれば、電極フランジおよびシャワープレートを取り外した際に、チャンバの開口となる取付フランジの全周において、いずれも取付フランジと前記電極フランジとの離間距離を一定に維持することが可能となり、シャワープレートと基板とが傾いてしまうことがない。また、絶縁フランジにおけるチャンバのシールを維持することが容易となる。

（４） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの厚さ方向のいずれか一方に突出して形成された突出部を有し、前記突出部が、対応する前記取付フランジと前記電極フランジとのいずれか一方の凹部に収納される。

上記構成によれば、絶縁スペーサ部の突出部が凹部に収納されることで、絶縁スペーサ部を、凹部の形成された取付フランジと電極フランジとのいずれか一方に取る付けることが可能となる。同時に、突出部と凹部との絶縁スペーサ部における柱の軸線にそった長さ方向寸法を所定値に設定することで、取付フランジと電極フランジとの離間距離を一定に維持することが可能となる状態を維持することができる。同時に、突出部と凹部とによって、取付フランジおよび電極フランジに対する絶縁スペーサ部の径方向へ位置規制が可能となる。絶縁スペーサ部と取付フランジ、または、絶縁スペーサ部と電極フランジの間で、径方向の位置規制をおこなう部材を省略して設けないこともできる。

また、突出部と凹部とに対応する雄ネジ部と雌ネジ部とを形成することで、絶縁スペーサ部と取付フランジ、または、絶縁スペーサ部と電極フランジを互いに固定することも可能となる。
なお、突出部を柱状の絶縁スペーサ部の両端に設けて、取付フランジと電極フランジとの両方に凹部を形成することも可能である。

（５） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁スペーサ部には、一端に拡径された拡径部を有する。

上記構成によれば、取付フランジと電極フランジとのいずれかに突出部によって取り付けられた絶縁フランジを、拡径部によって押さえてさらに作業性を向上することができる。このとき、拡径部は、突出部とは逆側端部に形成されることができる。

（６） 本発明のプラズマ処理装置は、
前記絶縁フランジの周縁に沿って前記絶縁スペーサ部とは径方向に離間する密閉機構（Ｏリング）を有する。

上記構成によれば、絶縁フランジによって取付フランジと電極フランジとの間を絶縁およびシールするとともに、同時に密閉機構によって取付フランジと電極フランジとの間をシールすることができる。
電極フランジと絶縁フランジとが接する面は真空シール面であり、電極フランジと絶縁フランジとの間に密閉機構（Ｏリング）を挟んでシールする。取付フランジと絶縁フランジとが接する面は真空シール面であり、取付フランジと絶縁フランジとの間に密閉機構（Ｏリング）を挟んでシールする。

本発明によれば、電極フランジ（カソードフランジ）と基板との距離変動を抑制し、工程の再現性を維持し、形成されたプラズマ分布の変動を防止し、処理特性の安定性を向上することが可能なプラズマ処理装置を提供することができるという効果を奏することが可能となる。

本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態を示す概略縦断面図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁フランジ付近を示す拡大断面図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁フランジおよび密閉機構を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における絶縁スペーサ部を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第４実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第５実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第６実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の第７実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略縦断面図であり、図において、符号１は、プラズマ処理装置である。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、適宜、各構成要素の寸法および比率を実際のものとは異ならせた場合がある。

本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置である。
プラズマ処理装置１は、図１に示すように、反応室である成膜空間２ａを有する処理室３を含む。
処理室３は、真空チャンバ（チャンバ）２と、カソードフランジ（電極フランジ）４と、真空チャンバ２およびカソードフランジ４に挟持された絶縁フランジ１００とから構成されている。

真空チャンバ２は、底部（内底面）１１と、底部（内底面）１１の周縁から立設された側壁（壁部）２４と、側壁（壁部）２４の上端開口に周設された取付フランジ２１と、を有する。
真空チャンバ２は、アルミニウム、アルミニウム合金で形成される。

真空チャンバ２の底部（内底面）１１には、開口部が形成されている。この開口部には支柱１６が挿通され、支柱１６は真空チャンバ２の下部に配置されている。
支柱１６の先端は、真空チャンバ２内に位置する。支柱１６の先端には、板状のサセプタ（支持部）１５が接続されている。
底部（内底面）１１と側壁（壁部）２４とは、アルミニウム、アルミニウム合金で形成される。

支柱１６は、真空チャンバ２の外部に設けられた昇降駆動部（昇降機構）１６Ａに接続されている。支柱１６は、昇降駆動部（昇降機構）１６Ａによって、上下方向に移動可能である。つまり、支柱１６の先端に接続されているサセプタ１５は、上下方向に昇降可能に構成されている。

真空チャンバ２の外部においては、支柱１６の外周を覆うようにベローズ（不図示）が設けられている。ベローズにより、支柱１６が上下動した際に、成膜空間２ａの密閉が維持される。

真空チャンバ２には、サセプタ１５よりも底部１１に近接する位置に、排気管２７が接続されている。排気管２７の先端には、真空ポンプ２８が設けられている。真空ポンプ２８は、真空チャンバ２内が真空状態となるように減圧する。

真空チャンバ２の上部には、絶縁フランジ１００を介してカソードフランジ４が取り付けられている。
真空チャンバ２において、壁部２４の上端には、その開口から径方向外向きに突出する取付フランジ２１が周設されている。壁部２４と取付フランジ２１とは、それぞれ導電材で構成されている。壁部２４と取付フランジ２１とは、一体とされてもよいし、別部材とされてもよい。壁部２４と取付フランジ２１とは、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成される。
取付フランジ２１の上面２１ａは、略水平な平面形状を有する。

カソードフランジ４は略平板状とされ、取付フランジ２１で形成されるチャンバ２の開口前面を覆っている。カソードフランジ４の周縁部４ａは、その下面が取付フランジ２１の上面２１ａに対向している。カソードフランジ４の周縁部４ａの下面は、取付フランジ２１の上面２１ａと略平行に位置する。

カソードフランジ４の上方には、シールドカバーが載置されてもよい。カソードフランジ４の下方には、上下方向に離間してシャワープレート５が配置される。
シャワープレート５は、カソードフランジ４の下方で、取付フランジ２１よりも径方向内側に位置する。シャワープレート５は、カソードフランジ４の下面と平行に配置される。シャワープレート５は、カソードフランジ４に吊り下げられる。シャワープレート５は、カソードフランジ４の下面から下方に延在する支持柱部４ｂにより支持される。支持柱部４ｂは導体から構成される。支持柱部４ｂは、複数本設けられることができる。

カソードフランジ４とシャワープレート５とは、支持柱部４ｂにより電気的に導通される。シャワープレート５の周縁部外方には、絶縁支持部８が配置される。絶縁支持部８は、シャワープレート５の径方向外側に配置される。絶縁支持部８は、取付フランジ２１よりも径方向内側に位置する。絶縁支持部８と取付フランジ２１とは、径方向において互いに離間している。絶縁支持部８の上端はカソードフランジ４に吊り下げられる。

絶縁支持部８の径方向内側には、シャワープレート５が接している。絶縁支持部８下端の径方向内側輪郭は、カソードフランジ４およびシャワープレート５が成膜空間２ａに露出する範囲を制限している。絶縁支持部８は、電極絶縁カバーとして機能する。
カソードフランジ４とシャワープレート５とは上下方向に離間して、互いに略平行に配置される。これにより、カソードフランジ４とシャワープレート５との間に空間２ｃが形成される。

カソードフランジ４の下面４ｃは、シャワープレート５に対向している。カソードフランジ４には、ガス導入口７ａが貫通して設けられている。
また、処理室３の外部に設けられたプロセスガス供給部７ｂとガス導入口７ａとの間には、ガス導入管７が設けられている。

ガス導入管７の一端は、ガス導入口７ａに接続される。ガス導入管７の他端は、プロセスガス供給部７ｂに接続されている。
ガス導入管７は、シールドカバーを貫通している。ガス導入管７を通じて、プロセスガス供給部７ｂから空間２ｃにプロセスガスが供給される。

空間２ｃは、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
シャワープレート５には、複数のガス噴出口６が形成されている。
空間２ｃ内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口６から真空チャンバ２内の成膜空間２ａに噴出される。

カソードフランジ４とシャワープレート５は、それぞれ導電材で構成されている。
カソードフランジ４の周囲には、カソードフランジ４を覆うようにシールドカバーが設けられてもよい。この場合、シールドカバーは、カソードフランジ４と非接触である。シールドカバーは、真空チャンバ２に電気的に接続するように配置されている。

カソードフランジ４には、真空チャンバ２の外部に設けられた高周波電源９（高周波電源）がマッチングボックス１２を介して接続されている。
マッチングボックス１２は、シールドカバーに取り付けられている。
カソードフランジ４およびシャワープレート５は、カソード電極として構成されている。
真空チャンバ２は、シールドカバーを介して接地されている。シールドカバーの周縁下端は取付フランジ２１外周と接して取り付けられてもよい。

サセプタ１５は、表面が平坦に形成された板状の部材である。サセプタ１５の上面には、基板１０が載置される。サセプタ１５は、載置された基板１０の法線方向が、支柱１６の軸線と平行となるように形成される。
サセプタ１５は、ヒータ１４を内蔵してもよい。サセプタ１５は、載置した基板１０をヒータ１４によって加熱および温度調節可能としてもよい。

サセプタ１５は、接地電極、つまりアノード電極として機能する。このため、サセプタ１５は、導電性を有する金属等で形成されている。例えば、サセプタ１５は、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成されている。

サセプタ１５は、アルミニウム、アルミニウム合金の表面にアルマイト処理したものとされる。
基板１０がサセプタ１５上に配置されると、基板１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置される。
サセプタ１５の上面は、取付フランジ２１の上面２１ａと平行な状態を維持するようになっている。サセプタ１５の上面は、昇降駆動部（昇降機構）１６Ａによって、上下方向に移動して高さ位置が変化した場合でも、取付フランジ２１の上面２１ａと平行な状態を維持する。

サセプタ１５に基板１０が配置された状態で、ガス導入口７ａからプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板１０の処理面１０ａ上の空間に供給される。
サセプタ１５は、内部のヒータ１４によって基板１０を含めてその温度が所定の温度に調整される。
ヒータ１４は、サセプタ１５の略中央部および支柱１６に形成された貫通孔の内部に挿通されたヒータ線１４ａにより真空チャンバ２の外部の電源１４ｂに接続されている。ヒータ線は、サセプタ１５の鉛直方向から見たサセプタ１５の略中央部の裏面から下方に向けて突出されている。電源１４ｂは、ヒータ１４に供給する電力に応じて、サセプタ１５および基板１０の温度を調節する。

サセプタ１５の上面には、基板１０の径方向外側に隣接する位置に、基板絶縁カバーが周設されてもよい。基板絶縁カバーは、基板１０の全周に設けられる。基板絶縁カバーの高さは、基板１０の処理面１０ａよりも上向きに突出することができる。基板絶縁カバーの高さは、基板１０の処理面１０ａと同じとすることができる。基板絶縁カバーの高さは、基板１０の処理面１０ａよりも低くすることができる。

真空チャンバ２の側壁２４には、基板１０を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部２６（搬出入口）が形成されている。
真空チャンバ２の側壁２４における外側面には、搬出入部２６を開閉するドアバルブ２６ａが設けられている。ドアバルブ２６ａは、例えば上下方向にスライド可能である。

ドアバルブ２６ａが下方（真空チャンバ２の底部１１に向けた方向）にスライド移動したときは、搬出入部２６が開口され、基板１０を搬出又は搬入することができる。
一方、ドアバルブ２６ａが上方（カソードフランジ４に向けた方向）にスライド移動したときは、搬出入部２６が閉口され、基板１０の処理（成膜処理）を行うことができる。

図２は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の絶縁フランジ付近を示す拡大断面図である。図３は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す斜視図である。図４は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の絶縁フランジおよび密閉機構を示す斜視図である。
取付フランジ２１とカソードフランジ４との間には絶縁フランジ１００が配置される。

絶縁フランジ１００は、図１～図４に示すように、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと、取付フランジ２１の上面２１ａと、の間に挟まれている。絶縁フランジ１００は、チャンバ２の開口全周に沿って延在している。絶縁フランジ１００の内周縁は、取付フランジ２１の内周縁と同じ輪郭形状とされる。絶縁フランジ１００の内周形状は、上面視して取付フランジ２１の内周輪郭と同じ輪郭形状とされる。絶縁フランジ１００の外周縁は、カソードフランジ４の外周縁と同じ輪郭形状とされる。絶縁フランジ１００の外周形状は、上面視してカソードフランジ４の外周輪郭と同じ輪郭形状とされる。

絶縁フランジ１００は、チャンバ２の開口に対する周方向において、取付フランジ２１の全周で均一な厚さ寸法を有する。絶縁フランジ１００は、チャンバ２の開口に対する径方向において、全幅方向で均一な厚さ寸法を有する。つまり、絶縁フランジ１００は、断面矩形とされる。絶縁フランジ１００は、上面１００ａと下面１００ｂとが、平行である。

絶縁フランジ１００の上面１００ａは、その全域でカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと接触する。絶縁フランジ１００の下面１００ｂは、その全域で取付フランジ２１の上面２１ａと接触する。なお、絶縁フランジ１００の上面１００ａがカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと接触するのは、プラズマ処理装置１における処理中あるいは処理準備中である。絶縁フランジ１００の下面１００ｂは、その全域で取付フランジ２１の上面２１ａと接触するのは、プラズマ処理装置１における処理中あるいは処理準備中である。

つまり、チャンバ２内が減圧されておらず、カソードフランジ４が取付フランジ２１へと押圧されていない場合には、絶縁フランジ１００は、上面１００ａあるいは下面１００ｂが、下面４ｃあるいは上面２１ａに接していない状態であることも可能である。

絶縁フランジ１００は、可撓性を有する絶縁材からなる。絶縁フランジ１００は、プラズマ処理において充分な耐熱性を有する。絶縁フランジ１００は、プラズマ処理において充分低い真空へのガス放出性を有する。絶縁フランジ１００は、プラズマ処理において充分なシール性を有する。具体的には、フッ素樹脂等から構成されることができる。

絶縁フランジ１００には、複数の貫通孔（間隙）１０１が形成される。貫通孔１０１は、絶縁フランジ１００の厚さ方向に貫通する。貫通孔１０１は、上面１００ａと下面１００ｂとに開口する。貫通孔１０１は、上下方向の全長で同一の断面形状を有する。貫通孔１０１は、絶縁フランジ１００の延在する方向であるチャンバ２の開口全周に沿って、互いに間隔を空けて配置される。貫通孔１０１は、絶縁フランジ１００の幅方向においては、それぞれ一箇所となるように形成される。複数の貫通孔１０１は、全て同一形状を有する。貫通孔１０１の水平方向の断面形状は、本実施形態においては略円形を有する。

絶縁フランジ１００には、チャンバ２の開口全周に沿った方向で、複数の貫通孔１０１と離間する位置に、固定貫通孔１０２が形成される。固定貫通孔１０２は、カソードフランジ４と取付フランジ２１とを固定するための締結ボルト１０２ａが貫通する。締結ボルト１０２ａは、絶縁ブシュ１０２ｂを介してカソードフランジ４の締結孔１０２ｃで締結されるとともに、取付フランジ２１に形成された雌ネジ部１０２ｄに螺合される。

絶縁フランジ１００には、チャンバ２の開口全周に沿った方向で、複数の貫通孔１０１および固定貫通孔１０２と離間する位置に、位置規制凹部１０３が形成される。位置規制凹部１０３は、絶縁フランジ１００の下面１００ｂに開口する。位置規制凹部１０３は、絶縁フランジ１００を厚さ方向に貫通していない。位置規制凹部１０３には、取付フランジ２１の上面２１ａから突出した位置規制凸部１０３ａが収納される。位置規制凸部１０３ａは、取付フランジ２１に形成された雌ネジ凹部１０３ｂに螺合された位置規制ボルト１０３ｃのボルトヘッドにより構成される。

図５は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の絶縁スペーサ部付近を示す斜視図である。
絶縁フランジ１００の貫通孔１０１には、いずれも、絶縁スペーサ部１１０が収納される。
絶縁スペーサ部１１０は、図１～図５に示すように、取付フランジ２１とカソードフランジ４との間に配置されて、これらの離間距離を規定する。絶縁スペーサ部１１０は柱状とされる。絶縁スペーサ部１１０は、上下方向の全長で同一の断面形状を有する。

絶縁スペーサ部１１０は、上下方向に押圧されても寸法が変化しない強度を有する。絶縁スペーサ部１１０は、取付フランジ２１とカソードフランジ４との間で絶縁性を維持することが可能な絶縁材からなる。絶縁スペーサ部１１０は、例えばアルミナから形成される。絶縁スペーサ部１１０は、焼結アルミナからなることができる。あるいは、絶縁スペーサ部１１０は、ガラス等から構成されることができる。

絶縁スペーサ部１１０では、上端面１１０ａと下端面１１０ｂとが平行である。絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａは、その全域でカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと接触する。絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂは、その全域で取付フランジ２１の上面２１ａと接触する。

絶縁スペーサ部１１０は、貫通孔１０１の内部に埋め込まれている。絶縁スペーサ部１１０の水平方向断面形状は、貫通孔１０１の水平方向断面形状とほぼ同じ形状である。絶縁スペーサ部１１０は、全ての貫通孔１０１に対応して、絶縁フランジ１００の周縁に沿って離間するように複数配置される。複数の絶縁スペーサ部１１０は、全て同一形状を有する。複数の絶縁スペーサ部１１０は、同一の上下方向寸法を有する。絶縁スペーサ部１１０の上下方向寸法は、絶縁フランジ１００の厚み寸法とほぼ等しいか、やや小さく設定される。

絶縁スペーサ部１１０の上面１１０ａがカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと接触するのは、プラズマ処理装置１における処理中あるいは処理準備中である。絶縁スペーサ部１１０の下面１１０ｂは、その全域で取付フランジ２１の上面２１ａと接触するのは、プラズマ処理装置１における処理中あるいは処理準備中である。

つまり、チャンバ２内が減圧されておらず、カソードフランジ４が取付フランジ２１へと押圧されていない場合には、絶縁スペーサ部１１０は、上面１１０ａあるいは下面１１０ｂが、下面４ｃあるいは上面２１ａに接していない状態であることも可能である。

絶縁フランジ１００には、周縁に沿って貫通孔１０１とは径方向に離間する位置にＯリング（密閉機構）１０５ａ，１０６ａが配置される。
本実施形態において、Ｏリング（密閉機構）１０５ａ，１０６ａは、貫通孔１０１よりも径方向内側、つまり、チャンバ２の処理室３に近接する位置に配置される。

Ｏリング１０５ａは、Ｏリング溝１０５に収納される。Ｏリング１０５ａは、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと接触する。Ｏリング溝１０５は、絶縁フランジ１００の上面１００ａに形成される。Ｏリング溝１０５は、絶縁フランジ１００におけるチャンバ２開口の全周で連続して形成される。Ｏリング溝１０５は、貫通孔１０１とは径方向に離間する位置に形成される。Ｏリング１０５ａは、絶縁フランジ１００におけるチャンバ２開口の全周で連続している。

Ｏリング１０６ａは、Ｏリング溝１０６に収納される。Ｏリング１０６ａは、取付フランジ２１の上面２１ａと接触する。Ｏリング溝１０６は、絶縁フランジ１００の下面１００ｂに形成される。Ｏリング溝１０６は、絶縁フランジ１００におけるチャンバ２開口の全周で連続して形成される。Ｏリング溝１０６は、貫通孔１０１とは径方向に離間する位置に形成される。Ｏリング１０６ａは、絶縁フランジ１００におけるチャンバ２開口の全周で連続している。

Ｏリング溝１０５とＯリング溝１０６とは、上面視してほぼ同じ位置に形成される。Ｏリング溝１０５とＯリング溝１０６とは、上面視してほぼ同じ幅寸法を有する。Ｏリング溝１０５とＯリング溝１０６とは、ほぼ等しい深さ寸法を有する。Ｏリング１０５ａとＯリング１０６ａとは、ほぼ等しい径寸法（太さ寸法）を有する。

次に、プラズマ処理装置１を用いて基板１０の処理面１０ａに膜を形成する場合の作用について説明する。

プラズマ処理を開始する前に、装置の準備をおこなう。

＜準備工程＞
まず、絶縁フランジ１００の下面１００ｂにおいて、Ｏリング溝１０６に、Ｏリング１０６ａを収納する。

この状態で、チャンバ２の側壁２４上端の取付フランジ２１の上面２１ａに、絶縁フランジ１００を載置する。このとき、位置規制凹部１０３を位置規制凸部１０３ａに位置あわせして、位置規制凸部１０３ａが位置規制凹部１０３に収まるようにする。すると、固定貫通孔１０２が締結孔１０２ｃに位置あわせされた状態となる。同時に、Ｏリング１０６ａが、取付フランジ２１の上面２１ａと接触する。このとき、絶縁フランジ１００の下面１００ｂの全体が取付フランジ２１の上面２１ａと接触していなくてもよい。

次いで、貫通孔１０１の下部開口が、ほぼ取付フランジ２１の上面２１ａで閉塞された状態となる。ここで、全ての貫通孔１０１に、それぞれ絶縁スペーサ部１１０を挿入する。このとき、絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａが絶縁フランジ１００の上面１００ａとほぼ面一となるように挿入位置を設定する。同様に、絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂが絶縁フランジ１００の下面１００ｂとほぼ面一となるように挿入位置を設定する。あるいは、絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂが取付フランジ２１の上面２１ａに当接するように挿入位置を設定してもよい。なお、取付フランジ２１の上面２１ａに絶縁フランジ１００を載置する前に、貫通孔１０１に、それぞれ絶縁スペーサ部１１０を挿入しておいてもよい。

次いで、絶縁フランジ１００の上面１００ａにおいて、Ｏリング溝１０５に、Ｏリング１０５ａを収納する。なお、取付フランジ２１の上面２１ａに絶縁フランジ１００を載置する前に、Ｏリング１０５ａをＯリング溝１０５に収納しておいてもよい。

次いで、絶縁フランジ１００の上面１００ａに、周縁部４ａの下面４ｃが接触するように、カソードフランジ４を載置する。このとき、カソードフランジ４には、支持柱部４ｂおよび絶縁支持部８によってシャワープレート５も一体に取り付けられているので、シャワープレート５も同時に取り付ける。あるいは、シャワープレート５をカソードフランジ４よりも先に取り付けてもよい。このとき、締結孔１０２ｃと固定貫通孔１０２と雌ネジ部１０２ｄとの軸線が一致するように位置決めする。

次いで、絶縁ブシュ１０２ｂおよび締結ボルト１０２ａを雌ネジ部１０２ｄに螺合して、カソードフランジ４を取付フランジ２１に固定する。このとき、絶縁フランジ１００は、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと、取付フランジ２１の上面２１ａとに挟まれる。さらに、絶縁フランジ１００は、カソードフランジ４の自重、および、締結ボルト１０２ａの締結力によって、上下に押圧される。この押圧力により、絶縁フランジ１００は上下方向に圧縮変形する。

絶縁フランジ１００が上下に押圧されると、Ｏリング１０６ａは、取付フランジ２１の上面２１ａと密着する。同時に、Ｏリング１０５ａは、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと密着する。これにより、Ｏリング１０５ａおよびＯリング１０６ａによる処理室３のシールが可能となる。

さらに、プロセスガス供給部７ｂと接続するガス導入管７や、高周波電源９およびマッチングボックス１２と接続する回路配線、シールドカバーその他必要な構成を接続および取り付けする。

これにて、プラズマ処理の準備工程を終了する。

＜プラズマ処理工程＞
処理を開始する際にはまず、真空ポンプ２８を用いて真空チャンバ２内を減圧する。この状態では、真空チャンバ２内が減圧されたことで、カソードフランジ４に印加された大気圧によって、絶縁フランジ１００は、上下に押圧される。所定の押圧力が印加されると、絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａが、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃに接触する。同時に、絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂが、取付フランジ２１の上面２１ａに当接する。

絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａと下端面１１０ｂとは、互いに平行であり、かつ、複数の絶縁スペーサ部１１０は、高さの等しい剛体であるため、取付フランジ２１の上面２１ａとカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃとの間の離間距離を、絶縁スペーサ部１１０の高さと等しくなるよう規定する。しかも、絶縁スペーサ部１１０が剛体であるため、プラズマ処理の開始前から終了までの処理中全てにおいて、その距離は一定で変化しない。

さらに、絶縁スペーサ部１１０がアルミナからなるため、ヒータ１４等による加熱および、処理中に発生するプラズマによって加熱されても、取付フランジ２１の上面２１ａとカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃとの間の離間距離は、変化することがない。

真空チャンバ２内が真空に維持された状態で、ドアバルブ２６ａが開き、真空チャンバ２の搬出入部２６を介して、真空チャンバ２の外部から成膜空間２ａに向けて基板１０が搬入される。基板１０は、サセプタ１５上に載置される。基板１０は、基板絶縁カバーや他の構成によって、サセプタ１５上における載置位置を規定されてアライメントされる。

基板１０を搬入した後、ドアバルブ２６ａが閉じる（閉動作）。
基板１０を載置する前は、サセプタ１５は真空チャンバ２内の下方に位置している。基板１０を載置する前は、サセプタ１５は搬出入部２６よりも下方に位置している。
つまり、サセプタ１５とシャワープレート５との間隔が広くなっているので、ロボットアーム（不図示）を用いて基板１０をサセプタ１５上に容易に載置することができる。

基板１０がサセプタ１５上に載置された後には、昇降駆動部１６Ａが起動し、支柱１６を上昇する。上方へ押し上げられたサセプタ１５上に載置された基板１０も上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート５と基板１０との間隔が所望の値に決定され、この間隔が維持される。
基板１０を載置したサセプタ１５を、電源１４ｂからヒータ線１４ａを介して電力供給したヒータ１４により加熱して、所定の温度状態とする。

その後、プロセスガス供給部７ｂからガス導入管７およびガス導入口７ａを介して空間２ｃにプロセスガスが導入される。そして、シャワープレート５のガス噴出口６から成膜空間２ａ内にプロセスガスが噴出される。

次に、高周波電源９を起動してカソードフランジ４に高周波電力を印加する。
すると、カソードフランジ４の表面からシャワープレート５の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート５とサセプタ１５との間に放電が生じる。そして、シャワープレート５と基板１０の処理面１０ａとの間にプラズマが発生する。

こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板１０の処理面１０ａで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面１０ａ上に成膜される。
サセプタ１５に伝達された高周波電流は、側壁２４、シールドカバーを伝ってリターンされる（リターン電流）。

プラズマ処理装置１において、成膜処理をはじめる前には、カソードフランジ４と取付フランジ２１との離間距離を正確に設定する。
これにより、昇降駆動部１６Ａによってサセプタ１５を昇降させて、サセプタ１５上の基板１０の処理面１０ａとシャワープレート５の下面との間に、成膜空間２ａとなる間隙（ギャップ）を形成する際に、このギャップの制御を正確におこなうことが可能となる。同時に、基板１０の処理面１０ａとシャワープレート５の下面とのギャップを正確に維持することができる。

具体的には、絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａの全面をカソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃに密着させる。同時に、絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂの全面を取付フランジ２１の上面２１ａに密着させる。このとき、全ての絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａの全面を下面４ｃに密着させることが必要である。また、全ての絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂの全面を上面２１ａに密着させることが必要である。

これにより、チャンバ２の開口となる取付フランジ２１の全周において、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと取付フランジ２１の上面２１ａとのギャップを均一な離間距離とすることができる。シャワープレート５は、絶縁支持部８および支持柱部４ｂによって、カソードフランジ４の下面４ｃと平行となるように吊り下げられているとともに、サセプタ１５の上面が取付フランジ２１の上面２１ａと平行になっているので、基板１０の処理面１０ａとシャワープレート５の下面とのギャップを均一な離間距離とすることができる。

本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、絶縁フランジ１００によって、取付フランジ２１とカソードフランジ４との間を絶縁することができるとともに、処理室３がシールされる。同時に、大気圧およびカソードフランジ４等の自重により厚さ方向に押圧される絶縁フランジ１００において、絶縁スペーサ部１１０の上端面１１０ａがカソードフランジ４に接しており、絶縁スペーサ部１１０の下端面１１０ｂが、取付フランジ２１の上面２１ａに接しており、絶縁スペーサ部１１０が充分な剛性を有していることにより、この絶縁スペーサ部１１０によって取付フランジ２１とカソードフランジ４との離間距離を一定に維持し、プラズマ処理中に取付フランジ２１とカソードフランジ４との間の距離が変わらないようにすることができる。しかも、昇降駆動部１６Ａによってサセプタ１５を昇降した場合でも、複雑な構成でプラズマ発生電極間距離を基板１０の処理面１０ａに沿った全域で均一にするために、複雑な他の機構を備える必要がない。

これにより、可撓性を有する絶縁フランジ１００およびＯリング１０５ａ，１０６ａが変形してシールを維持している状態であっても、処理特性（成膜特性）に直結するプラズマ処理中における電極間距離、すなわち、シャワープレート５と基板１０との距離を正確に維持して、プラズマ発生状態に影響を及ぼしてしまうことを抑制できる。つまり、絶縁スペーサ部１１０を支柱として入れることで、絶縁フランジ１００の上下方向の縮みを抑制し、シャワープレート５と基板１０との間の距離の安定性を改善することができる。

また、取付フランジと電極フランジとの間をシールするためには、絶縁フランジ１００およびＯリング１０５ａ，１０６ａ等のシール部材が変形することが必要であるあるが、このシール状態を維持したまま、取付フランジ２１に対するカソードフランジ４の姿勢が傾くなど変化して、取付フランジ２１とカソードフランジ４との距離が処理室３の周方向において不均一になることを防止することができる。

本実施形態のプラズマ処理装置１では、柱状の絶縁スペーサ部１１０が絶縁フランジ１００に形成された貫通孔１０１に埋め込まれているため、取付フランジ２１とカソードフランジ４との上下方向離間距離を一定に維持できるとともに、従来の絶縁フランジ１００に複数の貫通孔１０１を形成することのみで絶縁スペーサ部１１０を取り付けることができるため、他の構成部品を増やすことなくプラズマ発生電極における間隔を維持することが可能となる。同時に、貫通孔１０１に絶縁スペーサ部を挿入するだけで、絶縁フランジ１００に対する絶縁スペーサ部１１０の組み立てをおこなうことが可能となる。このため、部品点数の増加を抑制した上で、メンテナンス等におけるプラズマ処理装置１の分解および組み立て作業時間を短縮することをできる。同時に、プラズマ処理装置１の分解および組み立て作業工程を削減することが可能となる。

本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、絶縁スペーサ部１１０がチャンバ２の開口となる取付フランジ２１の周縁に沿って離間するように複数配置されることで、カソードフランジ４およびシャワープレート５を一体として取り外した際に、チャンバ２の開口となる取付フランジ２１の全周において、いずれも取付フランジ２１とカソードフランジ４との上下方向離間距離を一定に維持することが可能となり、シャワープレート５と基板１０とが傾いてしまうことがない。また、絶縁フランジにおけるチャンバのシー路を維持することが容易となる。これにより処理特性（成膜特性）の低下を防止することができる。

本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、絶縁フランジ１００の上面１００ａおよび下面１００ｂにそれぞれ密閉機構としてのＯリング１０５ａ、１０６ａを有することで、絶縁フランジ１００付近で、取付フランジ２１とカソードフランジ４と絶縁を確実におこなうことができるとともに、Ｏリング１０５ａ、１０６ａによって取付フランジ２１とカソードフランジ４との間をシールすることができる。

大気圧およびカソードフランジ４の自重によって、フッ素樹脂からなる絶縁フランジ１００が、その圧力方向に圧縮変形する。これにより、絶縁スペーサ部１１０がない場合には、シャワープレート５サセプタ１５との間の距離が変化する。これは、プロセス空間の電極間距離の変化であり、工程の再現性が失われる。本実施形態においては、絶縁スペーサ部１１０を設けることで、絶縁フランジ１００の縮みを抑制し、シャワープレート５とサセプタ１５上の基板１０間の距離の安定性が改善する。

ここで、カソードフランジ４と取付フランジ２１とは絶縁フランジ１００で電気的に絶縁されている。また、絶縁スペーサ部１１０と位置規制凸部１０３ａと締結ボルト１０２ａとは、いずれもＯリング１０５ａ，１０６ａよりもチャンバ２の外側にあり、大気圧側である。これは、アルミナ支柱と絶縁フランジの隙間が減圧下では異常放電の発生に寄与するおそれがあるという理由と、処理室３側（真空側）にパーティクルの堆積がないように、大気側に配置するという理由からである。

また、プラズマ処理装置１は、処理に際してヒータ１４で基板１０を加熱する。サセプタ１５と対向しているシャワープレート５、絶縁支持部８、カソードフランジ４、絶縁フランジ１００は、いずれも同様に加熱される。ここで、シャワープレート５、絶縁支持部８、カソードフランジ４、取付フランジ２１、絶縁フランジ１００は、それぞれ温度が異なるため、熱伸び量が異なるが、絶縁スペーサ部１１０を設けることで、これらに対応することができる。

なお、チャンバ２内が大気圧である場合、Ｏリング１０５ａ，１０６ａは、カソードフランジ４が押圧する力とは逆方向に反発力があるため、カソードフランジ４から受ける圧力がＯリング１０５ａ，１０６ａの反発力より小さい場合、絶縁スペーサ部１１０はカソードフランジ４または取付フランジ２１に接しない。これは、プロセスを実施する時の条件でカソードフランジがＯリング１０５ａ，１０６ａを押す力が、Ｏリング１０５ａ，１０６ａの反発力より強くすることで解消することができる。

図６は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。図７は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
なお、本実施形態においては、絶縁スペーサ部１１０として、上端面１１０ａおよび下端面１１０ｂの輪郭形状が円形のものを示したが、この形状に限定されることはなく、例えば、絶縁スペーサ部１１０として、図６に示すように、四角柱の輪郭を有するものとすることができる。この場合、貫通孔１０１の断面形状も合わせて矩形輪郭の断面とすることもできる。さらに、絶縁スペーサ部１１０として、図７に示すように、長円形状の輪郭を有するものとすることができる。この場合、貫通孔１０１の断面形状も合わせて長円輪郭の断面とすることもできる。

図８は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
さらに、本実施形態においては、絶縁スペーサ部１１０として、上端面１１０ａおよび下端面１１０ｂの輪郭形状が同形状のものを示したが、径方向寸法が上下方向で変化することもできる。例えば、絶縁スペーサ部１１０として、図８に示すように、円柱の上部が拡径された拡径部１１０ｃを有するものとすることができる。この場合、貫通孔１０１の断面形状も拡径部１１０ｃにあわせて径方向寸法が拡径する断面形状とすることもできる。この場合、絶縁スペーサ部１１０が貫通孔１０１から抜けにくくして、絶縁フランジ１００を取付フランジ２１に載置する前に、絶縁スペーサ部１１０を貫通孔１０１挿入して、プラズマ処理装置１の組み立て作業効率を向上することができる。

図９は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
同様に、図９に示すように、四角柱の上部が拡径された拡径部１１０ｃを有するものとすることができる。この場合、貫通孔１０１の断面形状も拡径部１１０ｃにあわせて径方向寸法が拡径する断面形状とすることもできる。
図１０は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
同様に、図１０に示すように、長円柱の上部が拡径された拡径部１１０ｃを有するものとすることができる。この場合、貫通孔１０１の断面形状も拡径部１１０ｃにあわせて径方向寸法が拡径する断面形状とすることもできる。

また、本実施形態において、絶縁フランジ１００に形成されて絶縁スペーサ部１１０を収納する間隙として貫通孔１０１を形成したが、絶縁フランジ１００の厚さ方向に貫通するとともに、絶縁フランジ１００の周縁にも開口する切欠とすることもできる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１１は、本実施形態における絶縁スペーサ部を示す模式図である。本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、絶縁スペーサ部と取付フランジとに関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の絶縁スペーサ部１１０は、図１１に示すように、絶縁フランジ１００の厚さ方向で下方に突出して形成された突出部１１０ｄを有する。突出部１１０ｄは、対応する取付フランジ２１の上面２１ａに形成された凹部２１ｄに収納される。

これにより、取付フランジ２１に対して、絶縁フランジ１００が上面２１ａに沿って移動してしまうことを防止することができる。これにより、取付フランジ２１に位置規制凸部１０３ａを形成する必要がない。同時に、絶縁フランジ１００に位置規制凹部１０３を形成する必要がない。しかもこの状態で、絶縁フランジ１００が上面２１ａに沿って移動してしまうことを防止することができる。このため、部品点数の削減と、取付フランジ２１および絶縁フランジ１００等の加工工程数の削減を図ることができる。同時に、過大な加工精度の要求を低減することが可能となる。

なお、突出部１１０ｄは、凹部２１ｄに嵌合して位置規制機構を持たせることが可能である。

図１２は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
さらに、図１２に示すように、突出部１１０ｄに雄ネジ部を形成し、凹部２１ｄに対応する雌ネジ部を形成して、絶縁スペーサ部１１０を取付フランジ２１に対して螺合することもできる。この場合、組み立て作業性をさらに向上することが可能となる。
なお、図１２では、雄ネジ部を形成した突出部１１０ｄを示しているが、雄ネジ部を形成せずに、凹部２１ｄに嵌合する構成としてもよい。

図１３は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
なお、本実施形態においては、絶縁スペーサ部１１０として、上端面１１０ａおよび下端面１００ｂの輪郭形状が円形のものを示したが、この形状に限定されることはなく、例えば、絶縁スペーサ部１１０として、図１３に示すように、四角柱の輪郭を有するものとすることができる。この場合、突出部１１０ｄは、凹部２１ｄに嵌合または螺合可能なように四角柱部分とは異なり、円形断面とすることが可能である。

図１４は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
さらに、絶縁スペーサ部１１０として、図１４に示すように、突出部１１０ｄとは反対側に拡径された拡径部１１０ｃを有するものとすることができる。この場合、拡径部１１０ｃをボルトヘッドのように用いることもできる。

図１５は、本実施形態における絶縁スペーサ部の他の例を示す斜視図である。
さらに、絶縁スペーサ部１１０として、図１５に示すように、突出部１１０ｄとは反対側に、四角柱の上部が拡径された拡径部１１０ｃを有するものとすることができる。この場合、拡径部１１０ｃをボルトヘッドのように用いることもできる。この場合、突出部１１０ｄは、凹部２１ｄに嵌合または螺合可能なように四角柱部分とは異なり、円形断面とすることが可能である。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができるとともに、さらに、絶縁フランジ１００が取付フランジ２１またはカソードフランジ４に取りつけることができ、メンテナンス時の絶縁フランジ１００と取付フランジ２１との分離の際に、絶縁フランジ２１の形状を維持することができる。これによりメンテナンス性が向上するという効果を奏することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１６は、本実施形態における絶縁スペーサ部を示す模式図である。本実施形態において、上述した第１および第２実施形態と異なるのは、絶縁スペーサ部と取付フランジとに関する点であり、これ以外の上述した第１および第２実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の絶縁スペーサ部１１０は、図１６に示すように、絶縁フランジ１００の厚さ方向で上方に突出して形成された突出部１１０ｅを有する。突出部１１０ｅは、対応するカソードフランジ４の下面４ｃに形成された凹部４ｄに収納される。

これにより、カソードフランジ４に対して、絶縁フランジ１００が下面４ｃに沿って移動してしまうことを防止することができる。これにより、取付フランジ２１に位置規制凸部１０３ａを形成する必要がない。同時に、絶縁フランジ１００に位置規制凹部１０３を形成する必要がない。しかもこの状態で、絶縁フランジ１００が上面２１ａに沿って移動してしまうことを防止することができる。このため、部品点数の削減と、取付フランジ２１および絶縁フランジ１００等の加工工程数の削減を図ることができる。同時に、過大な加工精度の要求を低減することが可能となる。

なお、突出部１１０ｅは、凹部４ｄに嵌合して位置規制機構を持たせることが可能である。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１７は、本実施形態における絶縁スペーサ部を示す模式図である。本実施形態において、上述した第１～第３実施形態と異なるのは、絶縁スペーサ部と取付フランジとに関する点であり、これ以外の上述した第１～第３実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の絶縁スペーサ部１１０は、図１７に示すように、絶縁フランジ１００の厚さ方向で可能に突出して形成された突出部１１０ｄと、上方に突出して形成された突出部１１０ｅと、を有する。突出部１１０ｄは、対応する取付フランジ２１の上面２１ａに形成された凹部２１ｄに収納される。同時に、突出部１１０ｅは、対応するカソードフランジ４の下面４ｃに形成された凹部４ｄに収納される。

これにより、カソードフランジ４に対して、絶縁フランジ１００が上面２１ａおよび下面４ｃに沿って移動してしまうことを防止することができる。これにより、取付フランジ２１に位置規制凸部１０３ａを形成する必要がない。同時に、絶縁フランジ１００に位置規制凹部１０３を形成する必要がない。しかもこの状態で、絶縁フランジ１００が上面２１ａおよび下面４ｃに沿って移動してしまうことを防止することができる。このため、部品点数の削減と、取付フランジ２１および絶縁フランジ１００等の加工工程数の削減を図ることができる。同時に、過大な加工精度の要求を低減することが可能となる。

なお、突出部１１０ｄおよび突出部１１０ｅは、凹部２１ｄおよび凹部４ｄに嵌合して位置規制機構を持たせることが可能である。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第５実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１８は、本実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。本実施形態において、上述した第１～第４実施形態と異なるのは、絶縁スペーサ部と取付フランジとに関する点であり、これ以外の上述した第１～第４実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の絶縁フランジ１００においては、図１８に示すように、絶縁フランジ１００の上面１００ａのＯリング溝１０５およびＯリング１０５ａが、絶縁スペーサ部１１０に対して大気側、つまり、Ｏリング溝１０５およびＯリング１０５ａが、処理室３に対して絶縁スペーサ部１１０よりも外側に離間した位置に配置される。
同様に、絶縁フランジ１００の下面１００ｂのＯリング溝１０６およびＯリング１０６ａが、絶縁スペーサ部１１０に対して大気側、つまり、Ｏリング溝１０６およびＯリング１０６ａが、処理室３に対して絶縁スペーサ部１１０よりも外側に離間した位置に配置される。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第６実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１９は、本実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す模式図である。本実施形態において、上述した第１～第５実施形態と異なるのは、絶縁フランジにとＯリングとに関する点であり、これ以外の上述した第１～第５実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図１９に示すように、絶縁フランジ１００そのものが設けられておらず、カソードフランジ４の周縁部４ａの下面４ｃと取付フランジ２１の上面２１ａとの間には、絶縁スペーサ部１１０およびＯリング１０５ｃのみが配置されている。

本実施形態においては、カソードフランジ４と取付フランジ２１とは、絶縁スペーサ部１１０およびＯリング１０５ｃで電気的に絶縁される。Ｏリング１０５ｃは、カソードフランジ４と取付フランジ２１との間をシールすることができる。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第７実施形態を、図面に基づいて説明する。
図２０は、本実施形態における絶縁フランジおよび絶縁スペーサ部付近を示す上面図である。本実施形態において、上述した第１～第６実施形態と異なるのは、絶縁フランジの輪郭形状に関する点であり、これ以外の上述した第１～第６実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図２０に示すように、絶縁フランジ１００の輪郭形状が円形とされる。同様に図示していないが取付フランジ２１の輪郭形状も円形とされる。これにより、円形の基板１０に対応したプラズマ処理装置においても、シール性と、絶縁性と、プラズマ発生基板間距離の正確性とを維持することができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

なお、上記の各実施形態においては、個々の構成をそれぞれ適宜選択して組み合わせた構成とすることが可能である。
また、本明細書で開示した実施形態のうち、複数の要素で構成されているものは、当該複数の要素を一体化してもよく、逆に一つの要素で構成されているものを複数の要素に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。

本発明の活用例として、プラズマエッチング装置、プラズマＡＬＤ装置、プラズマアッシング装置への適用を挙げることができる。

１…プラズマ処理装置
２…真空チャンバ（チャンバ）
２ａ…成膜空間（反応室）
３…処理室
４…カソードフランジ（電極フランジ）
５…シャワープレート
９…高周波電源
１０…基板
１０ａ…処理面
１４…ヒータ
１５…サセプタ（支持部）
１５…サセプタ
２１…取付フランジ
２１ａ…上面
１００…絶縁フランジ
１００ａ…上面
１００ｂ…下面
１０１…貫通孔（間隙）
１０３ａ…位置規制凸部
１０５，１０６…Ｏリング溝
１０５ａ，１０６ａ…Ｏリング（密閉機構）
１１０…絶縁スペーサ部
１１０ａ…上端面
１１０ｂ…下端面
１１０ｃ…拡径部
１１０ｄ，１１０ｅ…突出部

Claims (6)

1. プラズマ処理装置であって、
   電極フランジと、
   前記電極フランジとは絶縁されて底部、側壁および前記側壁の端部開口の取付フランジを有するチャンバと、
   前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
   前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
   前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
   前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
   前記取付フランジと前記電極フランジとの間に配置されて離間距離を規定する絶縁スペーサ部と、
   を有し、
   前記絶縁スペーサ部は、剛性を有する セラミックから形成されて前記絶縁フランジに埋め込まれ、
   前記絶縁スペーサ部の上端面が前記電極フランジに接しており、前記絶縁スペーサ部の下端面が、前記取付フランジの上面に接している、
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記絶縁スペーサ部は柱状とされ、前記絶縁フランジに形成された間隙に埋め込まれる、
   ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの周縁に沿って離間するように複数配置される、
   ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記絶縁スペーサ部は、前記絶縁フランジの厚さ方向のいずれか一方に突出して形成された突出部を有し、前記突出部が、対応する前記取付フランジと前記電極フランジとのいずれか一方の凹部に収納される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のプラズマ処理装置。
5. 前記絶縁スペーサ部には、一端に拡径された拡径部を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
6. 前記絶縁フランジの周縁に沿って前記絶縁スペーサ部とは径方向に離間する密閉機構を有する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のプラズマ処理装置。

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