(57)【要約】【課題】プラズマに対する保護性を向上させること。【解決手段】実施形態のガス供給部材３１は、上流側から下流側へとガスを流通可能なガス流路３２、ガス流路３２の下流側にガス流路３２の延在方向と交わる向きに配置された主面３４、及び、ガス流路３２と主面３４とを接続する吐出口３３、を有する母材３５と、イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、母材３５の主面３４および吐出口３３の表面を覆う膜３０と、を備え、膜３０は、膜３０の表面が主面３４の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、主面３４および吐出口３３の表面を覆っている。【選択図】図２
2020129606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から下流側へとガスを流通可能なガス流路、
前記ガス流路の下流側に前記ガス流路の延在方向と交わる向きに配置された主面、及び、
前記ガス流路と前記主面とを接続する吐出口、を有する母材と、
イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記母材の前記主面および前記吐出口の表面を覆う膜と、を備え、
前記膜は、
前記膜の表面が前記主面の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、前記主面および前記吐出口の表面を覆っている、
ガス供給部材。
【請求項２】
上流側から下流側へとガスを流通可能なガス流路、
前記ガス流路の下流側に前記ガス流路の延在方向と交わる向きに配置された主面、及び、
前記ガス流路と前記主面とを接続する吐出口、を有する母材と、
イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記母材の前記主面および前記吐出口の表面を覆う膜と、を備え、
前記吐出口の表面は、
前記主面の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有し、
前記膜の膜厚は、
前記吐出口の表面の前記主面の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分のうちの少なくとも１つの部分上で最大となる、
ガス供給部材。
【請求項３】
前記吐出口は、
前記主面から前記ガス流路へと至る曲面状または平面状の表面を有し、
前記吐出口の表面を覆う前記膜は、
前記主面に沿う方向に延在する第１の面と、
前記ガス流路の延在方向に沿う方向に延在する第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とが交わって形成される頂角と、を有する、
請求項１または請求項２に記載のガス供給部材。
【請求項４】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内に電力を供給してプラズマを生成する電源と、
前記基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台に対向して配置される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガス供給部材と、を備える、
プラズマ処理装置。
【請求項５】
ガスを流通可能なガス流路と、
前記ガス流路の延在方向と交わる向きに配置された主面と、
前記ガス流路と前記主面とを接続する吐出口と、を有する母材に対し、
イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記母材の前記主面および前記吐出口の表面を覆う膜を形成するコーティング膜の形成方法であって、
イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記吐出口の表面上の膜厚が前記主面上の膜厚より厚い第１の膜を形成し、
イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記主面上の膜厚が前記吐出口の表面上の膜厚より厚い第２の膜を前記第１の膜上に形成し、
前記主面側の膜の表面が前記主面に沿う方向に延在して形成されるように、前記第１の膜および前記第２の膜を前記主面側から研磨する、
コーティング膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス供給部材、プラズマ処理装置、及びコーティング膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を処理するプラズマ処理装置では、プラズマ化するガスを供給するガス供給部材が使用される。ガス供給部材のプラズマによる消耗を抑制するため、ガス供給部材の母材の表面を例えばイットリア膜等のコーティング膜で覆って保護する場合がある。コーティング膜においては保護性の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０６０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、プラズマに対する保護性を向上させることができるガス供給部材、プラズマ処理装置、及びコーティング膜の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のガス供給部材は、上流側から下流側へとガスを流通可能なガス流路、前記ガス流路の下流側に前記ガス流路の延在方向と交わる向きに配置された主面、及び、前記ガス流路と前記主面とを接続する吐出口、を有する母材と、イットリア、オキシフッ化イットリウム、フッ化イットリウム、アルミナ、及び窒化アルミニウムの少なくとも１種を含有し、前記母材の前記主面および前記吐出口の表面を覆う膜と、を備え、前記膜は、前記膜の表面が前記主面の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、前記主面および前記吐出口の表面を覆っている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態にかかるシャワーヘッドの吐出口付近を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態にかかるイットリア膜の形成処理の手順の一例を示すフロー図である。
【図４】図４は、イオン入射角とスパッタリングイールドとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態の変形例にかかるシャワーヘッドの吐出口付近を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【０００８】
（プラズマ処理装置の構成例）
図１は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置１は、例えば基板としてのウェハ１００をプラズマエッチング処理するＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置として構成されている。
【０００９】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、気密に構成された、例えばアルミニウム製の処理容器としてのチャンバ１１を備える。
【００１０】
チャンバ１１の上部付近には、ガス供給口１３が設けられている。ガス供給口１３には、配管を通じて図示しないガス供給装置が接続され、プラズマ処理時に使用される処理ガスが供給される。
【００１１】
チャンバ１１の上部付近であって、ガス供給口１３の下方には、上部電極として機能するガス供給部材としてのシャワーヘッド３１が設けられている。シャワーヘッド３１には、板の厚さ方向を貫通する複数のガス流路３２が設けられている。ガス供給口１３から供給された処理ガスは、ガス流路３２を介してチャンバ１１内に導入される。
【００１２】
シャワーヘッド３１の下方には、シャワーヘッド３１に対向するように基板載置台としてのウェハステージ２１が配置されている。ウェハステージ２１は、処理対象のウェハ１００を水平に支持するとともに、下部電極として機能する。チャンバ１１の側面には図示しないウェハ１００の搬入出口が設けられており、ウェハ１００はこの搬入出口より図示しないアームによってチャンバ１１内のウェハステージ２１に載置される。
【００１３】
ウェハステージ２１は、チャンバ１１の中央付近の底壁から鉛直上方に筒状に突出する支持部１２上に支持されている。支持部１２は、シャワーヘッド３１と平行に対向するようにウェハステージ２１を支持する。また、支持部１２は、シャワーヘッド３１から所定の距離を隔てたチャンバ１１の中央付近に位置するようにウェハステージ２１を支持する。このような構造によって、シャワーヘッド３１とウェハステージ２１とは、一対の平行平板電極を構成している。
【００１４】
ウェハステージ２１には、高周波電力を供給する給電線４１が接続されている。給電線４１には、ブロッキングコンデンサ４２、整合器４３および高周波電源４４が接続されている。高周波電源４４からは、プラズマ処理時に所定の周波数の高周波電力がウェハステージ２１に供給される。
【００１５】
ウェハステージ２１の外周には、ウェハステージ２１の側面および底面の周縁部を覆うようにインシュレータリング１５が配置されている。インシュレータリング１５で覆われたウェハステージ２１の上方の外周には、フォーカスリング１６が設けられている。フォーカスリング１６は、ウェハ１００のエッチング時に、電界がウェハ１００の周縁部で鉛直方向（ウェハ面に垂直な方向）に対して偏向しないように電界を調整する。
【００１６】
インシュレータリング１５とチャンバ１１の側壁との間には、バッフルプレート１７が設けられている。バッフルプレート１７は、板の厚さ方向を貫通する複数のガス排出孔１７ｅを有する。
【００１７】
バッフルプレート１７よりも下部のチャンバ１１にはガス排気口１４が設けられている。ガス排気口１４には、配管を通じて図示しない排気手段である真空ポンプが接続されている。
【００１８】
チャンバ１１内のウェハステージ２１およびバッフルプレート１７と、シャワーヘッド３１とで仕切られた領域は、プラズマ処理室６１となる。プラズマ処理室６１において、チャンバ１１、ウェハステージ２１、フォーカスリング１６、バッフルプレート１７、及びシャワーヘッド３１のプラズマに曝され得る部位にはコーティングが施されている。つまり、チャンバ１１は内壁に、フォーカスリング１６及びバッフルプレート１７は上面に、それぞれイットリア膜１０を備えている。また、ウェハステージ２１は上面にイットリア膜２０を備えている。また、シャワーヘッド３１は、下面にイットリア膜３０を備えている。イットリア膜１０，２０，３０は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）を主成分として含有する膜である。各パーツのプラズマに曝され得る部位にイットリア膜１０，２０，３０のコーティングが施されていることで、各パーツがプラズマによる消耗から保護される。
【００１９】
シャワーヘッド３１で仕切られたチャンバ１１内の上部の領域は、ガス供給室６２となる。ウェハステージ２１およびバッフルプレート１７で仕切られたチャンバ１１内の下部の領域はガス排気室６３となる。
【００２０】
ウェハ１００のプラズマ処理時には、ウェハステージ２１上に処理対象であるウェハ１００が載置される。また、ガス排気口１４に接続される図示しない真空ポンプでチャンバ１１内が真空引きされる。チャンバ１１内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置からガス供給室６２に処理ガスが供給され、シャワーヘッド３１のガス流路３２を介してプラズマ処理室６１に供給される。上部電極であるシャワーヘッド３１を接地した状態で、下部電極であるウェハステージ２１に高周波電圧を印加して、プラズマ処理室６１内にプラズマを生成させる。下部電極側には高周波電圧による自己バイアスにより、プラズマとウェハ１００との間に電位勾配が生じ、プラズマ中のイオンがウェハステージ２１へと加速されることになり、異方性エッチング処理が行われる。
【００２１】
（シャワーヘッドの構成例）
次に、図２を用いて、実施形態のシャワーヘッド３１の構成例について更に詳細に説明する。図２は、実施形態にかかるシャワーヘッド３１の吐出口３３付近を拡大して示す断面図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、ガス供給部材としてのシャワーヘッド３１は、母材３５と、母材３５の一部表面を覆うイットリア膜３０と、を備える。
【００２３】
母材３５は、例えばアルミニウム等から構成される円板状の部材である。母材３５は、ガス流路３２と、主面３４と、吐出口３３とを有する。
【００２４】
ガス流路３２は、プラズマ処理装置１のチャンバ１１内でプラズマ化される腐食性ガス、酸化ガス、及び希釈ガス等を上流側から下流側へと流通可能に構成される。腐食性ガスとしては、例えばＣ４Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ５Ｆ８ガス等がある。酸化ガスとしては、例えばＯ２ガス及びＣＯガス等がある。希釈ガスとしては、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ２ガス等がある。ガス流路３２の上流側は、シャワーヘッド３１がチャンバ１１内にインストールされた状態で、シャワーヘッド３１の上面側、つまり、ガス供給口１３およびガス供給室６２側である。ガス流路３２の下流側は、シャワーヘッド３１がチャンバ１１内にインストールされた状態で、シャワーヘッド３１の下面側、つまり、プラズマ処理室６１側である。
【００２５】
ガス流路３２の母材３５表面は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜３６で覆われている。
【００２６】
主面３４は、ガス流路３２の下流側に配置される。つまり、主面３４は、シャワーヘッド３１がチャンバ１１内にインストールされた状態で、ウェハステージ２１に対向するシャワーヘッド３１の下面である。主面３４は、ガス流路３２の延在方向と直交する向きを含む、ガス流路３２の延在方向と交わる向きに延在している。
【００２７】
吐出口３３は、互いに交わる向きに配置されるガス流路３２と主面３４とを接続する部分である。吐出口３３の表面は、例えば主面３４からガス流路３２へと至る曲面状となっている。換言すれば、吐出口３３は、ガス流路３２と主面３４とが交差する角部が削られた曲率を有する部分である。
【００２８】
吐出口３３が曲面状となっていることにより、吐出口３３は、主面３４の法線に対して０°以上９０°以下で法線が交わる複数の面方位部分を連続的に有する。主面３４の法線に対して吐出口３３の表面の任意の面方位部分の法線が交わる角度とは、吐出口３３の曲面状の表面の任意の方位を有する点（部分）における接線の法線と、主面３４の法線とがなす角度である。その様子を図２（ｂ）（ｃ）に示す。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、吐出口３３の表面の或る面方位部分Ｐ７５の接線Ｔ７５の法線Ｎ７５と、主面３４の法線Ｎ３４とがなす角度は７５°である。より具体的には、面方位部分Ｐ７５は主面３４の法線に対して７５°で法線が交わる面方位を有する各点（部分）に沿った輪郭である。
【００３０】
図２（ｃ）に示すように、吐出口３３の表面の他の面方位部分Ｐ４５の接線Ｔ４５の法線Ｎ４５と、主面３４の法線Ｎ３４とがなす角度は４５°である。より具体的には、面方位部分Ｐ４５は主面３４の法線に対して４５°で法線が交わる面方位を有する各点（部分）に沿った輪郭である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、吐出口３３の面方位部分Ｐ４５〜面方位部分Ｐ７５の範囲内にある曲面を保護対象面Ｐｐｒｔと呼ぶことにする。保護対象面Ｐｐｒｔは、例えば円筒形状の吐出口３３の全周に存在するリング状の面である。
【００３２】
イットリア膜３０は、母材３５の主面３４および吐出口３３の表面を覆っている。ただし、イットリア膜３０が、ガス流路３２の一部、より具体的には、ガス流路３２を覆う酸化アルミニウム膜３６の一部をも覆っていてもよい。
【００３３】
イットリア膜３０は、主面３４上では例えば２５０μｍ以上３００μｍ未満の略均一な膜厚を有する。イットリア膜３０の膜厚を例えば２５０μｍ以上とすることで、シャワーヘッド３１において充分なプラズマ耐性を得ることができる。イットリア膜３０の膜厚を例えば３００μｍ未満とすることで、イットリア膜３０の影響でプラズマ中の電界が変化してウェハ１００の処理特性に影響を与えてしまうことを抑制できる。
【００３４】
イットリア膜３０が主面３４上で略均一な膜厚を有することにより、イットリア膜３０は、主面３４と略平行な方向を含む、主面３４に沿った方向に延在する第１の面Ｓ１を有する。イットリア膜３０の第１の面Ｓ１は吐出口３３上にまで延伸しており、吐出口３３がガス流路３２側へと湾曲していくのに伴い、イットリア膜３０の膜厚も増大していく。なお、吐出口３３上のイットリア膜３０の膜厚は、例えば吐出口３３の曲面に対する接線の法線方向の厚さと定義することができる。
【００３５】
イットリア膜３０は、吐出口３３のガス流路３２との接続部分近傍では、ガス流路３２の表面を覆う酸化アルミニウム膜３６と略同一の膜厚を有する。これにより、イットリア膜３０は、ガス流路３２の延在方向と略平行な方向を含む、ガス流路３２の延在方向に沿った方向に延在する第２の面Ｓ２を有する。イットリア膜３０の第２の面Ｓ２は吐出口３３上の所定位置まで延伸しており、吐出口３３が主面３４側へと湾曲していくのに伴い、イットリア膜３０の膜厚も増大していく。
【００３６】
イットリア膜３０の第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２とはそれぞれ吐出口３３上を延びていき、例えば吐出口３３の保護対象面Ｐｐｒｔの所定位置上で交わる。これにより、イットリア膜３０は、第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２とが交わって形成される頂角Ｖを、吐出口３３の保護対象面Ｐｐｒｔ上に有する。頂角Ｖは、例えば円筒形状の吐出口３３の全周にリング状に存在する。頂角Ｖの角度は、例えば主面３４とガス流路３２の延在方向とが交わる角度と略等しい。イットリア膜３０の膜厚は保護対象面Ｐｐｒｔ上の頂角Ｖで最大となる。
【００３７】
図２（ａ）の例では、イットリア膜３０の第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２とは、例えば吐出口３３の表面の面方位部分Ｐ４５上で交わる。これにより、イットリア膜３０は、略直角な頂角Ｖを例えば吐出口３３の表面の面方位部分Ｐ４５上に有する。頂角Ｖでのイットリア膜３０の膜厚ＴＨｖ、つまり、面方位部分Ｐ４５の法線方向での膜厚は、例えば５００μｍ程度で最大となる。また、主面３４の法線方向に測った頂角Ｖでのイットリア膜３０の膜厚ＴＨｎは、例えば８００μｍ以上１２００μｍ以下である。
【００３８】
このように、吐出口３３上のイットリア膜３０は、吐出口３３の表面の形状とは異なる形状を有する。これにより、イットリア膜３０は、イットリア膜３０の表面が主面３４の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、主面３４および吐出口３３の表面を覆う。
【００３９】
（イットリア膜の形成処理の例）
次に、図３を用いて、シャワーヘッド３１が備えるイットリア膜３０の形成処理の例について説明する。図３は、実施形態にかかるイットリア膜３０の形成処理の手順の一例を示すフロー図である。
【００４０】
まず、シャワーヘッド３１の母材３５を用意する。母材３５は、以下のように形成することができる。円板上のアルミニウム材等に、アルミニウム材を板厚方向に貫通するガス流路３２を形成する。アルミニウム材の主面３４とガス流路３２とが交わる角部を曲面加工して吐出口３３を形成する。アルミニウム材の主面３４、吐出口３３の表面、ガス流路３２の内面等に、陽極酸化等により酸化アルミニウム膜３６を形成する。主面３４および吐出口３３の酸化アルミニウム膜３６を除去する。イットリア膜３０が形成される主面３４および吐出口３３の酸化アルミニウム膜３６を除去することで、イットリア膜３０の母材３５に対する密着性が向上する。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、上記のとおり用意した母材３５に対し、主に吐出口３３を目標として大気圧にてイットリアのプラズマ溶射を行う。このとき、例えば吐出口３３の表面の面方位部分Ｐ４５に対して垂直になるようプラズマ溶射ガンを傾斜させ、目標膜厚を例えば３０μｍ以上３００μｍ以下として傾斜溶射を行うことで、主面３４上よりも吐出口３３上に優先的にイットリアがコーティングされる。これにより、吐出口３３の表面上の膜厚が主面３４上の膜厚より厚い第１のイットリア膜３０ａが形成される。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、第１のイットリア膜３０ａが形成された母材３５に対し、主に主面３４を目標として大気圧にてイットリアのプラズマ溶射を行う。このとき、主面３４に対して垂直になるようプラズマ溶射ガンを向け、目標膜厚を例えば８００μｍ以上１８００μｍ以下として垂直溶射を行うことで、吐出口３３上よりも主面３４上に優先的にイットリアがコーティングされる。これにより、主面３４上の膜厚が吐出口３３の表面上の膜厚より厚い第２のイットリア膜３０ｂが、第１のイットリア膜３０ａ上に形成される。
【００４３】
図３（ｃ）に示すように、主面３４上の目標下限膜厚を例えば２５０μｍ程度としてイットリア膜３０ａ，３０ｂを主面３４側から研磨する。これにより、主面３４側の表面が主面３４に沿う方向に延在して形成されたイットリア膜３０が得られる。イットリア膜３０は、例えばイットリア膜３０ａ，３０ｂにより構成されるが、第２のイットリア膜３０ｂが研磨されて完全に無くなっていてもよい。また、イットリア膜３０中にイットリア膜３０ａ，３０ｂが混在する場合において、イットリア膜３０ａ，３０ｂの界面は存在してもしなくてもよい。イットリア膜３０ａ，３０ｂの界面が存在する場合であっても、観測されないこともある。
【００４４】
プラズマ溶射では、プラズマ溶射ガンに垂直に対向する面が優先的にコーティングされる。実施形態のシャワーヘッド３１においては、吐出口３３上での膜厚が厚くなるよう、図３（ａ）の処理を行って第１のイットリア膜３０ａを形成する。しかし、図３（ａ）の処理では主面３４上において第１のイットリア膜３０ａの膜厚が充分に得られない。そこで、図３（ｂ）の処理を更に行うことで、主面３４上においても充分な膜厚を有するイットリア膜３０が形成される。
【００４５】
（スパッタリングイールド）
プラズマ処理装置においては、プラズマ処理ガスとしてＣＦ系の腐食性ガスが用いられることがある。このような腐食性ガスのプラズマからチャンバ内のパーツを保護し、パーツ寿命を延長するため、チャンバ内パーツにはイットリア等の保護膜がコーティングされる場合がある。
【００４６】
曲面状の吐出口を有するシャワーヘッドの母材に、吐出口の曲面に沿うようイットリア膜を形成した場合、吐出口上のイットリア膜が主面上のイットリア膜よりも速く消耗し、一部の部位でイットリア膜が消失して母材が露出してしまうことがある。プラズマ処理装置内でのイットリア膜の消耗は、イットリア膜へのプラズマアタック、換言すれば、プラズマ中のイオンによるイットリア膜のスパッタリング現象に基づいて発生することが知られている。このとき、吐出口上の各部位においては、それぞれスパッタリング成分がイットリア膜表面に引き込まれる角度に依存した速さでイットリア膜が消耗する。
【００４７】
図４は、イオン入射角とスパッタリングイールドとの関係を示すグラフである。図４のグラフの横軸は酸化膜部材に対するイオン入射角θ（°）であり、縦軸は酸化膜部材におけるスパッタリングイールドである。Ａｒ＋イオン、ＣＦ＋イオン、ＣＦ２＋イオン、及びＣＦ３＋イオンのいずれにおいても、酸化膜部材に対するイオン入射角θが４５°以上７５°以下の範囲で、スパッタリングイールドが高まっている。イオン入射角θが０°と６０°とで比較すると、６０°では０°の２倍のスパッタリングイールドである。
【００４８】
上述のように、プラズマ処理装置では、プラズマとウェハとの電位勾配により、プラズマ中のイオンは主にウェハステージ側へと到達する。しかしながら、一部のイオンはシャワーヘッド側へも向かう。このときのイオン入射角が、シャワーヘッド主面の法線方向であるとすると、吐出口表面上で特にイットリア膜の消耗する部位は、吐出口の曲面に沿うイットリア膜の表面中、シャワーヘッド主面の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分であると考えられる。
【００４９】
実施形態のシャワーヘッド３１によれば、イットリア膜３０は、イットリア膜３０の表面が主面３４の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、主面３４および吐出口３３の表面を覆っている。これにより、吐出口３３において面方位部分Ｐ４５〜面方位部分Ｐ７５の範囲内にある保護対象面Ｐｐｒｔ上のイットリア膜３０の消耗を抑制し、プラズマに対する保護性を向上させることができる。よって、シャワーヘッド３１の母材３５の腐食が抑制され、シャワーヘッド３１の寿命が延長される。
【００５０】
実施形態のシャワーヘッド３１によれば、イットリア膜３０は、吐出口３３において面方位部分Ｐ４５〜面方位部分Ｐ７５の範囲内にある保護対象面Ｐｐｒｔ上、例えば吐出口３３の表面の主面３４の法線に対して４５°で法線が交わる面方位部分Ｐ４５上に頂角Ｖを有し、この面方位部分Ｐ４５上での膜厚が最大となる。これにより、イオンスパッタリングによる消耗の激しい吐出口３３の保護対象面Ｐｐｒｔをより確実に保護することができる。
【００５１】
実施形態のシャワーヘッド３１によれば、イットリア膜３０は、図３（ａ）の第１のイットリア膜３０ａを形成する処理と、図３（ｂ）の第２のイットリア膜３０ｂを形成する処理とにより形成される。イットリア膜３０ａ，３０ｂを組み合わせてイットリア膜３０を形成することで、吐出口３３の保護対象面Ｐｐｒｔ上のイットリア膜３０の膜厚を他の部位より厚くすることができる。
【００５２】
実施形態のシャワーヘッド３１によれば、母材３５の吐出口３３は、保護対象面Ｐｐｒｔを含む曲面状に構成される。このような吐出口３３により、主面３４とガス流路３２とが角部を有する場合より、イットリア膜３０の応力が緩和され、イットリア膜３０にクラックが生じてしまうことを抑制できる。
【００５３】
（変形例）
次に、図５を用いて、実施形態の変形例のシャワーヘッド１３１について説明する。図５は、実施形態の変形例にかかるシャワーヘッド１３１の吐出口１３３付近を拡大して示す断面図である。変形例のシャワーヘッド１３１は、吐出口１３３の形状が実施形態のシャワーヘッド３１とは異なる。
【００５４】
図５に示すように、変形例のシャワーヘッド１３１は、母材１３５と母材１３５の一部を覆うイットリア膜１３０とを備える。
【００５５】
母材１３５は、酸化アルミニウム膜１３６で内壁が覆われたガス流路１３２と、ガス流路１３２の延在方向と交わる向きに配置された主面１３４と、ガス流路１３２と主面１３４とを接続する平面状の吐出口１３３と、を有する。つまり、吐出口１３３は、ガス流路１３２と主面１３４とが交わって形成される角部が面取りされた部分である。
【００５６】
吐出口１３３の平面は主面１３４に対して傾斜しており、その傾斜角、つまり、吐出口１３３の平面の法線と主面３４の法線との交わる角度は、例えば４５°以上７５°以下の範囲内にある。つまり、変形例のシャワーヘッド１３１においては、吐出口１３３はその表面全体に、主面１３４の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有する。また、変形例のシャワーヘッド１３１においては、吐出口１３３の表面全体が保護対象面Ｐｐｒｔｃとなっている。
【００５７】
イットリア膜１３０は、主面１３４に沿う方向に延在する第１の面Ｓ１１と、ガス流路１３２の延在方向に沿う方向に延在する第２の面Ｓ１２と、これらの面Ｓ１１，Ｓ１２が交わって形成される頂角Ｖｃと、を有する。イットリア膜１３０の膜厚は保護対象面Ｐｐｒｔｃ上の頂角Ｖｃで最大となる。
【００５８】
変形例のシャワーヘッド１３１において、イットリア膜１３０は上述の実施形態と同様の処理により形成される。つまり、所定の角度で傾斜する吐出口１３３に対して垂直となるよう、プラズマ溶射ガンを傾斜させることで、吐出口１３３上にイットリアを厚くコーティングすることができる。
【００５９】
変形例のシャワーヘッド１３１においても、イットリア膜１３０は、イットリア膜１３０の表面が主面１３４の法線に対して４５°以上７５°以下で法線が交わる面方位部分を有することなく、主面１３４および吐出口１３３の表面を覆う。これにより、プラズマに対する保護性を向上させることができる。
【００６０】
変形例のシャワーヘッド１３１においても、吐出口１３３によって主面１３４とガス流路１３２とが緩やかな角度（鈍角）で接続されることにより、イットリア膜１３０にクラック等が生じるのを抑制することができる。
【００６１】
（その他の変形例）
上述の実施形態等では、イットリア膜３０，１３０をプラズマ溶射により形成するものとしたがこれに限られない。イットリア膜は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、エアロゾルデポジション（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、コールドスプレイ、ガスデポジション、静電微粒子衝撃コーティング、衝撃焼結等の他の手法によっても形成することができる。
【００６２】
上述の実施形態等では、シャワーヘッド３１，１３１のコーティング膜をイットリア膜３０，１３０としたがこれに限られない。シャワーヘッドのコーティング膜は、イットリア膜の他に、例えばオキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ，Ｙ５Ｏ４Ｆ７）膜、フッ化イットリウム（ＹＦ３）膜、アルミナ（酸化アルミニウム）膜、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜等であってもよい。これらの少なくとも１種を含有するコーティング膜を上述の実施形態等におけるイットリア膜３０，１３０と同様の形状とすることで、上述の実施形態等と同様の効果を奏する。
【００６３】
上述の実施形態等では、シャワーヘッド３１，１３１は、ＲＩＥ装置として構成されたプラズマ処理装置１に搭載されることとしたがこれに限られない。プラズマ処理装置は、ＣＤＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｒｙ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置等のエッチング以外のプラズマ処理を行う装置であってもよい。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１…プラズマ処理装置、３０，１３０…イットリア膜、３１，１３１…シャワーヘッド、３２，１３２…ガス流路、３３，１３３…吐出口、３４，１３４…主面、３５、１３５…母材、３６，１３６…酸化アルミニウム膜、Ｐ４５，Ｐ７５…面方位部分、Ｐｐｒｔ，Ｐｐｒｔｃ…保護対象面、Ｓ１，Ｓ１１…第１の面、Ｓ２，Ｓ１２…第２の面、Ｖ，Ｖｃ…頂角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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