(57)【要約】【課題】設計の自由度を向上させたシャワープレート及びシャワープレートの製造方法を提供する。【解決手段】シャワープレート２００は、所定の角度で交差する格子が形成された第１の平板２０１と第２の平板２０２と第３の平板２０３と、を備える。所定の角度で交差する格子が形成された第１の平板２０１に流路２０１ａとして機能する溝を形成し、更に所定の角度で交差する格子が形成された第２の平板２０２を第１の平板２０１と重ね合わせ、熱拡散接合によって第１の平板２０１と第２の平板２０２とを接合させる。第３の平板２０３についても同様に流路２０３ａとして機能する溝を形成した上で、熱拡散接合によって第２の平板２０２と接合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材の少なくとも第２の部材と対向する面に流路として機能する溝を形成する溝形成工程と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを重ね合わせ、熱拡散接合によって接合する接合工程と、を備えることを特徴とするシャワープレートの製造方法。
【請求項２】
第１の部材及び／又は第２の部材にプラズマが通過する孔を形成する孔形成工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項３】
前記孔形成工程では、所定の角度で交差する筋を有する格子を形成し、
前記孔は、所定の角度で交差する前記筋によって画定されることを特徴とする請求項２に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項４】
前記孔形成工程は、前記接合工程の後に行われることを特徴とする請求項２又は３に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項５】
前記溝形成工程は、前記溝を前記部材の面内に屈曲させて形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項６】
前記溝形成工程は、前記溝を前記格子の筋に沿って、交差する前記角度で屈曲させて形成することを特徴とする請求項３に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項７】
前記溝形成工程は、前記溝を前記格子の１つの前記筋に複数本形成することを特徴とする請求項３に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項８】
前記溝形成工程は、前記流路の導入口近傍の横断面が、その他の領域における前記流路の横断面よりも小さくなるように前記溝を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項９】
前記溝形成工程は、前記溝内に少なくとも１つのフィンを形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項１０】
前記流路を通過する流体が乱流となるように、前記流路の内面を粗化する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項１１】
第３の部材の少なくとも一方の面に溝を形成する工程と、
前記第３の部材と、前記第１の部材又は前記第２の部材と、を重ね合わせ、熱拡散接合によって接合させる工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシャワープレートの製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項の製造方法によって、製造されたことを特徴とするシャワープレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置の製造方法に関する。特に、本発明はプラズマ処理装置に用いられるシャワープレート及びシャワープレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置等を製造する際に、薄膜を形成するためにマイクロ波プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等のプラズマ処理装置が用いられている。このプラズマ処理装置は、例えば特許文献１に開示されているように、チャンバと、スロットアンテナと、誘電体隔壁と、プラズマ励起ガス供給部と、載置台と、シャワープレートと、を備える。
【０００３】
シャワープレートは、シャワープレート上で生じたプラズマをシャワープレートの下へと通過させ、更にシャワープレートの直下にプロセスガスを供給するものである。
【特許文献１】特開２００２−２９９２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このシャワープレートには、プロセスガスを供給するための流路や、プラズマに曝され高温となるため冷却剤を流す流路等が形成されている。これらのシャワープレートに形成された流路は、例えばドリル等によって穴あけをすることによって形成される。この際、例えば流路が曲がっている等、形成しようとする流路が複雑な形状である場合、このような製造方法によるとプロセスガス等が漏れる等の問題があった。また、流路を別途作製し接着剤で接合すると、接着における欠陥から冷却剤が漏れる、あるいは接着剤が処理室内に拡散するという問題がある。このため、シャワープレートに形成することが可能な流路の形状が限られ、シャワープレートの設計を自由に行えないという問題があった。
【０００５】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、設計の自由度を向上させたシャワープレート及びシャワープレートの製造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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシャワープレートの製造方法は、
第１の部材の少なくとも第２の部材と対向する面に流路として機能する溝を形成する溝形成工程と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを重ね合わせ、熱拡散接合によって接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の部材及び／又は第２の部材にプラズマが通過する孔を形成する孔形成工程を更に備えてもよい。
【０００８】
前記孔形成工程では、所定の角度で交差する筋を有する格子を形成し、
前記孔は、所定の角度で交差する前記筋によって画定されてもよい。
【０００９】
前記孔形成工程は、前記接合工程の後に行われてもよい。
【００１０】
前記溝形成工程は、前記溝を前記部材の面内に屈曲させて形成してもよい。
【００１１】
前記溝形成工程は、前記溝を前記格子の筋に沿って、交差する前記角度で屈曲させて形成してもよい。
【００１２】
前記溝形成工程は、前記溝を前記格子の１つの前記筋に複数本形成してもよい。
【００１３】
前記溝形成工程は、前記流路の導入口近傍の横断面が、その他の領域における前記流路の横断面よりも小さくなるように前記溝を形成してもよい。
【００１４】
前記溝形成工程は、前記溝内に少なくとも１つのフィンを形成してもよい。
【００１５】
前記流路を通過する流体が乱流となるように、前記流路の内面を粗化する工程を更に備えてもよい。
【００１６】
第３の平板の少なくとも一方の面に溝を形成する工程と、
前記第３の平板と、前記第１の平板又は前記第２の平板と、を重ね合わせ、熱拡散接合によって接合させる工程と、を更に備えてもよい。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るシャワープレートは、
上記第１の観点に係る製造方法によって、製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、熱拡散接合を用いることにより、設計の自由度を向上させたシャワープレート及びシャワープレートの製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係るシャワープレート及びシャワープレートの製造方法について図面を用いて説明する。本実施形態では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置で用いられるシャワープレートを例に挙げて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の実施形態に係るシャワープレートが用いられるプラズマ処理装置１００の構成例を図１〜図６に示す。図１は、プラズマ処理装置１００の構成例を示す図である。図２はプラズマ処理装置１００のアンテナを示す図である。また、図３は、本実施形態のシャワープレート２００を示す平面図であり、図４は図３に示すIV−IV線断面図である。更に、図５及び６はシャワープレート２００を構成する平板を示す平面図である。
【００２１】
プラズマ処理装置１００は、プラズマ発生室（チャンバー）１０１、天板（誘電体板）１０２と、アンテナ１０３と、導波管１０４と、プラズマガス供給部１０５と、基板保持台１０６と、を備える。アンテナ１０３は、導波部（シールド部材）１０３ａ、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）１０３ｂ、遅波板（誘電体）１０３ｃからなる。導波管１０４は外側導波管１０４ａと内側導波管１０４ｂとからなる同軸導波管である。
【００２２】
プラズマ処理装置１００のプラズマ発生室１０１は、石英もしくはアルミナなどのマイクロ波を伝播する誘電体材料から形成された天板１０２により塞がれている。プラズマ発生室１０１内は、真空ポンプによって真空状態とされる。天板１０２上には、アンテナ１０３が結合されている。
【００２３】
アンテナ１０３には、導波管１０４が接続されている。アンテナ１０３の導波部１０３ａは、導波管１０４の外側導波管１０４ａに接続され、ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂは、内側導波管１０４ｂに結合される。遅波板１０３ｃは、導波部１０３ａとラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂとの間にありマイクロ波の波長を圧縮する。遅波板１０３ｃは例えば石英やアルミナなどの誘電体材料から構成される。
【００２４】
マイクロ波源から導波管１０４を通してマイクロ波を供給する。マイクロ波は導波部１０３ａとラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂとの間を径方向に伝播し、ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂのスロットより放射される。
【００２５】
図２は、ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂの一例を示す平面図である。ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂは、導波部１０３ａの開口部を覆う形状であり、多数のスロット４ｂ１、４ｂ２が形成されている。ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂを導波部１０３ａの端部に備えることでプラズマを広げることができる。図２に示すように、スロット１０３ｂ１、１０３ｂ１２は同心円状に、かつ互いに直交するように形成されている。プラズマはスロット１０３ｂ１１、１０３ｂ１２の長さ方向に垂直に広がるので、天板１０２直下にプラズマが発生する。
【００２６】
プラズマガス供給部１０５は、天板１０２の下に設けられており、プラズマガス供給部１０５には噴出孔が設けられており、この孔からプラズマ励起ガスがプラズマ励起空間１０１ａに放出される。プラズマ励起空間１０１ａには、プラズマガス供給部１０５から例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスよりなるプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起ガスがマイクロ波により励起されてプラズマが発生する。
【００２７】
シャワープレート２００は、チャンバ１０１内において、プラズマガス供給部１０４下に設けられている。シャワープレート２００は、ステンレス、アルミニウム等の金属から形成されている。また、シャワープレート２００は、図３に示すように平面形状が円形の平板であり、中心領域は格子状に形成される。プラズマ励起空間１０１ａにおいて発生したプラズマは、この格子の間を通過するようにプロセス空間１０１ｂへと供給される。また、シャワープレート２００には、図３及び図４に示すようにプロセスガスを供給するための流路２０１ａと噴出孔２０１ｂとが形成されており、所定のプロセスガスがプロセス空間１０１ｂへ供給される。更にシャワープレート２００はプラズマ処理中に高温となるため、冷却媒体を通過させる冷却媒体用の流路２０３ａが形成される。
【００２８】
プロセスガスは、例えばシリコンウエハ上にシリコンの酸化膜、窒化膜、又は酸窒化膜を形成する場合は、Ｏ2、ＮＨ3、Ｎ2、Ｈ2等がプロセスガス用シャワープレート２００からプロセス空間１０１ｂへと供給される。また、シリコンウエハ等にＣＶＤ処理を施す場合は、プロセスガスとしてフルオロカーボン等が供給される。
【００２９】
本実施形態で、シャワープレート２００は、第１の平板２０１と、第２の平板２０２と、第３の平板２０３と、の３枚の平板を熱拡散接合によって接合させることによって形成される。具体的には、図５〜６に示すように第１の平板２０１、第２の平板２０２、第３の平板２０３、はそれぞれ中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。各平板に形成される格子は、後述する流路などが形成された各平板を熱拡散接合によって接合させた後、削り出すことによって形成してもよい。格子状に形成されたシャワープレートの筋の間の空間は、プラズマが通過する開口として機能する。
【００３０】
更に、図５に示すように第１の平板２０１の第２の平板２０２と対向する面には、中心領域の格子に対応するように、プロセスガス用の流路２０１ａが形成される。流路２０１ａは、図４に示すように断面形状は略方形に形成される。また、流路２０１ａの底面にはプロセスガスを噴出させる噴出孔２０１ｂが形成される。噴出孔２０１ｂは、プロセスガスがウエハＷに均一に放出されるように配置されており、本実施形態ではウエハＷと対向する領域にほぼ均一に配置されている。また、流路２０１ａへは、図示しないプロセスガス供給源からプロセスガス供給口２０１ｃを介してプロセスガスが導入される。なお、流路２０１ａの形状、噴出孔２０１ｂの配置は図示する物に限られず、適宜変更することが可能である。
【００３１】
第２の平板２０２は、中心領域が９０度に交差する格子状に形成されるが、第１の平板２０１、第３の平板２０３に対向する面はそれぞれ平坦であり、第１の平板２０１、第３の平板２０３と重ね合わせられることにより、プロセスガス、冷却媒体が流れる流路となる。
【００３２】
第３の平板２０３は、中心領域が９０度に交差する格子状に形成され、第３の平板２０３を横切るように、冷却された気体等の冷却媒体が通過する流路２０３ａが４本形成される。
【００３３】
シャワープレート２００は、これらの３枚の平板を重ね合わせ、熱拡散接合によって接触する面を接合させることによって形成されている。
【００３４】
本実施形態のシャワープレートは、以下の手順によって形成される。
まず、第１の平板２０１の第２の平板２０２と接合される面上に、プロセスガス供給源からプロセスガスを供給するための流路を形成する。更に、流路の底面の所定の箇所に、ガスをプロセスガス空間に放出するための複数の噴出孔を形成する。
【００３５】
次に、第３の平板２０３の第２の平板２０２と接合される面上に、冷却媒体用の流路２０３ａを形成する。
【００３６】
次に、これらの３枚の平板を重ね合わせ、加熱、加圧し、接合させる。加圧・加熱することにより、各平板の接触部分に相互に原子が拡散し、それぞれの平板が接合される。
【００３７】
次に、各平板の中心領域を切削加工等によって約９０度で交差する筋を備える格子状に形成する。
【００３８】
これらの工程からシャワープレート２００が製造される。本実施形態では、平板上に予め流路となる溝、孔等を形成した後で熱拡散接合によって平板を接合させることによってシャワープレートを製造する。このため、例えば平板に穴あけ等によって流路を形成する場合と比較し、平板に流路等を容易に形成することができる。更に接合面を隙間なく強固に接合させることができるため、ＣＶＤ装置内のような過酷な環境下においても、プロセスガス等を導入する管も支障なく形成することが可能である。このように、本実施形態によれば、設計の自由度が向上したシャワープレート及びシャワープレートの製造方法を提供することが可能である。なお、格子の形成は熱拡散接合の前であっても良い。この場合各平板の中心領域を格子状に形成した上で、格子の筋上に流路を形成し、各平板を熱拡散接合によって接合させる。更に、いずれかの平板に格子を形成し、その他の平板には格子を形成せず、接合した後で開口を形成しても良い。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかるシャワープレート３００を図７〜１０に示す。
本実施形態のシャワープレートが第１実施形態にかかるシャワープレート２００と異なるのは、冷却媒体を流す流路の形状が異なる点にある。第１実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。
【００４０】
本実施形態のシャワープレートはプラズマ処理中に高温となるため、冷却媒体を通過させる冷却媒体用の複数の流路３０３ａが形成される。本実施形態では、流路３０３ａを格子の交差する角度である９０度に屈曲させて形成している。これに伴い、シャワープレート３００を中心角が９０度の扇形状の領域Ｚ１〜Ｚ４に分け、各領域内の流路３０３ａに導入する冷却媒体の温度を調節することにより、領域Ｚ１〜Ｚ４の温度に応じて冷却媒体を導入する。これにより、シャワープレート３００を領域Ｚ１〜Ｚ４ごとに温度調節を行うことが可能となる。更に図７に示すように、各領域に形成された２本の流路３０３ａでは、冷却媒体を対向する方向に流すことにより、シャワープレート３００の冷却の偏りを抑制することが可能である。
【００４１】
本実施形態で、シャワープレート３００は、第１の平板３０１と、第２の平板３０２と、第３の平板３０３と、の３枚の平板を備え、これらの平板は熱拡散接合によって接合させることによって形成される。具体的には、図９及び１０に示すように第１の平板３０１、第２の平板３０２、第３の平板３０３、はそれぞれ中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。各平板に形成される格子は全て同一形状であり、重ね合わせられて、プラズマが通過する開口として機能する。
【００４２】
更に、図９に示すように第１の平板３０１の第２の平板３０２と対向する面には、中心領域の格子に対応するように、プロセスガス用の流路３０１ａが形成される。流路３０１ａは、図８に示すように断面形状は略方形の溝として形成されており、第２の平板３０２と接合されることによって閉じた空間となり、流路として機能する。本実施形態では冷却媒体用の流路３０３ａが、シャワープレートの中心領域で屈曲して設けられており、シャワープレートは４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けられて温度管理がなされている。これに対応して、プロセスガス用の流路３０１ａは、各領域内の格子中とシャワープレートの中心領域に対応する格子中との合計５つの領域に分けて設けられている。このようにすることで、プロセスガスの流量などをそれぞれの領域で個別に管理することができるようになり、プロセスの面内均一を図ることができる。また、流路３０１ａの底面にはプロセスガスを噴出させる噴出孔３０１ｂが形成される。流路３０１ａと噴出孔３０１ｂとは、プロセスガスがウエハＷに均一に放出されるように配置されており、本実施形態ではウエハＷと対向する領域にほぼ均一に配置されている。また、周辺領域の流路３０１ａへは、図示しないプロセスガス供給源からプロセスガス供給口３０５を介してプロセスガスが導入される。中心領域の流路３０１ａへは、プロセスガス供給流路３０４を介してプロセスガスが供給される。プロセスガス供給流路３０４は、図９及び図１０に示すように第１の平板３０１に形成された供給口３０４ａ、第２の平板に形成された孔３０４ｂ，３０４ｃ、及び第３の平板に形成された溝３０４ｄを備える。第１の平板３０１の供給口３０４から入ったガスが第３の平板３０３を通り、再度第１の平板３０１の中心領域の噴出孔から噴出される。本実施形態では、流路及び噴出孔が形成された３枚の平板を接合させているので、このような構成も可能となる。なお、流路３０１ａ及び噴出孔３０１ｂの形状、配置は図示する構成に限られず、適宜変更することが可能である。
【００４３】
第２の平板３０２は、図１０（ａ）に示すように中心領域が９０度に交差する格子状に形成されるが、第１の平板３０１、第３の平板３０３に対向する面はそれぞれ平坦であり、第１の平板３０１、第３の平板３０３と重ね合わせ、接合されることにより、プロセスガス、冷却媒体が流れる流路が形成される。また、第２の平板３０２にはプロセスガス供給流路３０４の孔３０４ｂ，３０４ｃが形成される。
【００４４】
第３の平板３０３は、図１０（ｂ）に示すように中心領域が９０度に交差する格子状に形成されており、第３の平板３０３に設けられた格子上には、流路３０３ａが、９０度に屈曲して設けられている。各領域ごと２本の流路３０３ａが設けられており、各領域内の２本の流路３０３ａでは、図示しない冷却装置によって冷却された気体等の冷却媒体が対向する方向に流れる。また、第３の平板３０３の中心領域には、プロセスガス供給流路３０４の溝３０４ｄが形成される。
【００４５】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、第１の平板３０１の第２の平板３０２と対向する面に流路３０１ａとなる溝を形成し、更にこの溝の底面に噴出孔３０１ｂを形成する。更に、第３の平板３０３の第２の平板３０２と対向する面に、流路３０３ａとなる溝を形成する。次に、第１の平板３０１と第２の平板３０２とを熱拡散接合によって接合し、更に第２の平板３０２と第３の平板３０３とを熱拡散接合によって接合させることによりシャワープレート３００を形成する。
【００４６】
図１を見ても分かるように、シャワープレートはチャンバ壁によって周囲を支えられている。シャワープレートの周辺領域の熱はチャンバ壁を介して放出されるので、相対的に中心領域の温度が高くなりやすい。本実施形態のシャワープレート３００では、冷却媒体を流す流路３０３ａを格子の形状に合わせ、９０度に屈曲させている。これにより、直線状に流路を形成する場合と比較し、特に高温となるシャワープレートの中心領域に冷却媒体用の流路を集中して設けることができるため、シャワープレートは良好に冷却される。更に本実施形態では、シャワープレート３００をほぼ均等な４つの領域にわけ、各領域毎にシャワープレートの温度に応じて冷却媒体の温度、流量等を調節することが可能である。これにより、シャワープレートの温度に応じた、より良好な温度管理が可能となる。
【００４７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかるシャワープレート４００を図１１及び１２に示す。本実施形態のシャワープレートが上述した実施形態にかかるシャワープレートと異なるのは、冷却媒体を流す流路の形状が異なる点にある。上述した実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。
【００４８】
本実施形態のシャワープレート４００は、図１１に示すように第１実施形態と同様に第１の平板４０１と、第２の平板４０２と、第３の平板４０３と、を備える。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態でも第１実施形態と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行うため、第１の平板４０１は領域Ｚ１〜Ｚ４に応じてプロセスガス供給用の流路４０１ａと噴出孔４０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路４０１ａへは、第２実施形態と同様にプロセスガス供給流路４０４とプロセスガス供給口４０５とによってプロセスガスが供給される。
【００４９】
第３の平板４０３の各領域内には２本の冷却媒体用の流路４０３ａが形成されている。本実施形態では、冷却媒体の導入口近傍における流路４０３ａの径が、導入口近傍以外の領域における流路４０３ａの径と比較して細く形成されている。例えば流路４０３ａは、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、流路４０３ａは全て、同一の深さに形成されているが導入口の近傍では例えば、幅ｗに形成され、シャワープレートの中心領域では幅３ｗに形成されている。また、導出口の近傍でも中心領域と同様の幅に形成されている。
【００５０】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、第１の平板４０１の第２の平板４０２と対向する面に流路４０１ａとなる溝を形成し、更にこの溝の底面に噴出孔４０１ｂを形成する。更に、第３の平板４０３の第２の平板４０２と対向する面に、流路４０３ａとなる溝を、冷却媒体の導入口近傍における流路４０３ａの径がシャワープレートの中心領域と比較して細くなるように形成する。次に、第１の平板４０１と第２の平板４０２とを熱拡散接合によって接合し、更に第２の平板４０２と第３の平板４０３とを熱拡散接合によって接合させることによりシャワープレート４００を形成する。
【００５１】
本実施形態のシャワープレート４００では、このように冷却媒体の導入口近傍の流路径を細くすることにより、冷却効率を向上させ、良好にシャワープレートの面内温度を均一にさせることができる。上述したように、シャワープレートの中心領域は、周辺領域に対して相対的に温度が高くなりやすい。シャワープレートの冷却媒体の導入口近傍で流路を細くすることで、冷却媒体の接触面積、つまり伝熱面積を減らすことができる。これにより、シャワープレートに導入された冷却媒体が、高温である中央領域にいたる前に温度上昇が生じ、冷却効率が低下することを防ぐことが可能である。
【００５２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかるシャワープレートを図１３及び１４に示す。
本実施形態のシャワープレートが第２実施形態にかかるシャワープレートと異なるのは、冷却媒体を流す流路内にフィンが形成されている点にある。上述した各実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。
【００５３】
本実施形態のシャワープレート５００は、図１３に示すように第１実施形態と同様に第１の平板５０１と、第２の平板５０２と、第３の平板５０３と、を備える。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態でも第１実施形態と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行うため、第１の平板５０１は領域Ｚ１〜Ｚ４に応じてプロセスガス供給用の流路５０１ａと噴出孔５０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路５０１ａへは、第２実施形態と同様にプロセスガス供給流路５０４とプロセスガス供給口５０５とによってプロセスガスが供給される。
【００５４】
第３の平板５０３の各領域内には２本の冷却媒体用の流路５０３ａが形成されている。本実施形態では、第３実施形態と同様に、冷却媒体の導入口近傍における流路５０３ａの径が、導入口近傍以外の領域における流路５０３ａの径と比較して細く形成されている。
【００５５】
更に本実施形態では、流路５０３ａ内に図１４（ｂ）に示すようにフィン５０３ｂが形成されている。フィン５０３ｂは第３の平板５０３と一体に形成されている。具体的には本実施形態では、第３の平板５０３に流路５０３ａを形成する際に、フィン５０３ｂが残存するように流路５０３ａを形成する。このように形成した第３の平板５０３に第２の平板５０２を熱拡散接合によって接合させることによって、フィン５０３ｂを備える流路５０３ａが形成される。また、フィンの幅は、例えば図１４（ｂ）に示すように流路５０３ａの幅３ｗに対して、１／３にあたるｗの幅に形成される。高さは流路５０３ａの深さｄ１に対して小さいｄ２に形成される。
【００５６】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、第１の平板５０１の第２の平板５０２と対向する面に流路５０１ａとなる溝を形成し、更にこの溝の底面に噴出孔５０１ｂを形成する。更に、第３の平板５０３の第２の平板５０２と対向する面に、流路５０３ａとなる溝を、フィン５０３ｂが残存するように形成する。次に、第１の平板５０１と第２の平板５０２とを熱拡散接合によって接合し、更に第２の平板５０２と第３の平板５０３とを熱拡散接合によって接合させることによりシャワープレート５００を形成する。
【００５７】
本実施形態のシャワープレート５００では、流路内にフィンを形成することにより、フィンが形成された領域において冷却媒体の接触面積を増やすことが可能である。これにより、冷却効率を上昇させることが可能である。また、本実施形態では特に、シャワープレートの中心領域にのみフィンを形成することにより、中心領域と比較して温度の低い周辺領域では冷却媒体の接触面積を、中心領域と比較して減少させることが可能である。従って、高温となるシャワープレートの中心領域での冷却効率を更に向上させることが可能である。
【００５８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態にかかるシャワープレート６００を図１５及び１６に示す。本実施形態のシャワープレートが上述した実施形態にかかるシャワープレートと異なるのは、冷却媒体を流す流路が一つの格子上に２本形成されている点にある。上述した各実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施形態のシャワープレート６００は、第１実施形態と同様に第１の平板６０１と、第２の平板６０２と、第３の平板６０３と、を備える。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態でも第１実施形態と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行うため、第１の平板６０１は領域Ｚ１〜Ｚ４に応じてプロセスガス供給用の流路６０１ａと噴出孔６０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路６０１ａへは、第２実施形態と同様にプロセスガス供給流路６０４とプロセスガス供給口６０５とによってプロセスガスが供給される。
【００６０】
第３の平板６０３の各領域内には、図１５に示すように１本の格子内に２本の冷却媒体用の流路６０３ａ，６０３ｃが形成されており、それぞれの流路は図１６（ｂ）に示すように隔壁６０３ｂによって隔てられている。隔壁６０３ｂは第３の平板６０３と一体に形成されている。具体的には本実施形態では、第３の平板６０３に流路６０３ａ，６０３ｃを形成する際に、隔壁６０３ｂが残存するように流路６０３ａ，６０３ｃを形成する。このように形成した第３の平板６０３に第２の平板６０２を熱拡散接合によって接合させることによって、隔壁６０３ｂによって隔たれた流路６０３ａ，６０３ｃが形成される。
【００６１】
隔壁の幅は例えば図１６（ｂ）に示すように流路６０３ａ，６０３ｃとを合わせた全体の幅３ｗに対し、１／３にあたるｗの幅に形成される。なお、隔壁６０３ｂの幅は適宜変更することが可能である。
【００６２】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、第１の平板６０１の第２の平板６０２と対向する面に流路６０１ａとなる溝を形成し、更にこの溝の底面に噴出孔６０１ｂを形成する。更に、第３の平板６０３の第２の平板６０２と対向する面に、流路６０３ａと流路６０３ｃとなる溝を、隔壁６０３ｂが残存するように形成する。次に、第１の平板６０１と第２の平板６０２とを熱拡散接合によって接合し、更に第２の平板６０２と第３の平板６０３とを熱拡散接合によって接合させることによりシャワープレート６００を形成する。
【００６３】
本実施形態のシャワープレート６００のように、１本の格子に２本の冷却媒体用の流路を形成することにより、シャワープレート内に形成する流路の数を増やすことでき、冷却性能を向上させることが可能である。
【００６４】
更に、本実施形態では流路６０３ａと流路６０３ｃとは、図１５及び図１６（ａ）に示すように、対向する方向に冷却媒体が流れる。これにより、流路６０３ａの導入口近傍では低い温度の冷却媒体が流れ、隣接する流路６０３ｃの導出口ではシャワープレートを通過し熱せられた冷却媒体が流れる。流路６０３ｃの導入口近傍でも同様である。このように、対向する方向に冷却媒体を流すことにより、流路６０３ａ、６０３ｃを一体としてみた際、シャワープレートの領域内において温度の偏りを低減させることが可能となる。特に低温の冷却媒体を導入すると、シャワープレート面内の温度ばらつきが顕著になる。従って、シャワープレートの面内温度分布を均一にしながらも、より冷却したい場合には、このような構成の流路に比較的低温の冷却媒体を導入することが好ましい。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
上述した各実施形態では、シャワープレートが平面の部材を組み合わせることによって形成される構成を例に挙げて説明したが、部材は曲面であってもよい。
【００６６】
また、上述した各実施形態の特徴を適宜を組み合わせることが可能である。例えば、第５実施形態の用に１つの格子上に２本の流路を形成し、この流路の幅を第３施形態のように変化させても良いし、第４実施形態のように流路内にフィンを形成することも可能である。更に、第５実施形態のように１本の格子内に流路を２本形成した上で、各流路内にフィンを形成することも可能である。
【００６７】
また、上述した実施形態ではシャワープレートは、直角に交わる格子の場合を例に挙げたが、これに限られない。例えば図１７に示すシャワープレート７００のように、第１の平板７０１、第２の平板７０２、第３の平板７０３の中心領域に形成される格子の交わる角度を６０度等にすることも可能である。この場合、冷却媒体用の流路７０３ａを図１７に示すように６０度に屈折させて形成することにより、シャワープレート７００を領域Ｚ１〜Ｚ６の６つのゾーンに分けて、温度管理をすることが可能となる。格子は、更に６０度よりも小さい角度で交差するように形成しても良い。
【００６８】
また、上述した実施形態では、各平板を熱拡散接合によって接合させた後、格子状に切り出し、格子の筋によって画定される開口を形成する例を挙げたが、プラズマが通過する開口の形状は、上述した実施形態に限られない。例えば、開口の平面形状は任意であり、例えば円形に形成することも可能である。      
【００６９】
また、第３実施形態では、流路が第２実施形態と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路が直線上に形成されていてもよい。更に、導入口の近傍で流路を狭く形成する場合、幅を狭くする構成に限られず、深さを浅くすることによっても良いし、幅と深さとを変化させても良い。また、上述した実施形態では流路を３ｗの幅とｗの幅との２段階に変化させる構成を例に挙げて説明したが、ｗ、２ｗ、３ｗと３段階に分けて流路の幅を変化させても良いし、更に多い段階で変化させても良い。
【００７０】
第４実施形態では、流路が第２実施形態と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路が直線状に形成されていてもよい。また、流路内にフィンの数、高さ等は任意である。例えば、図１８に示すように、流路５０３ａ内に二つのフィン５０３ｂ，５０３ｃを形成しても良いし、フィンの高さを流路の深さと同じとしてもよい。更に、フィンは第３の平板と一体に形成される構成に限られず第２の平板に形成することも可能である。
【００７１】
第５実施形態では、流路が第２実施形態と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路が直線上に形成されていてもよい。また第５実施形態では、１つの格子内に２本の流路を形成する構成を挙げたが、これに限られず３本以上の流路を形成することも可能である。更に、図１９に示すように格子内に形成された２本の流路の幅を、冷却媒体の導入口付近で狭く、導出口の近傍で広くなるように形成してもよい。更に、隔壁は第３の平板と一体に形成される構成に限られず第２の平板に形成することも可能である。
【００７２】
また、上述した各実施形態の流路において、冷却効率を上昇させるため、つまり冷却媒体の接触面積を向上させるため、冷却媒体が乱流となるように、冷却媒体と接する流路の内面を荒らしてもよい。
【００７３】
上述した実施形態では３枚の板からなる構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、２枚であっても良いし、４枚以上であっても良い。また、上述した実施形態では、第１の平板にプロセスガス用の流路が形成され、第３の平板に冷却媒体用の流路が形成され、第２の平板には流路が形成されない構成を例に挙げて説明した。しかし、これに限られず、例えば第２の平板の第１の平板と対向する面に流路の一部を形成することも可能である。同様に第２の平板の第３の平板と対向する面に冷却媒体用の流路を形成しても良い。更には第１の平板にプロセスガス用の流路を形成し、第２の平板の第３の平板に対向する面に冷却媒体用の流路を形成する構成であっても良い。
【００７４】
上述した実施形態ではプラズマ処理装置としてマイクロ波プラズマ処理装置を例に挙げたが、これに限らず、平行平板型高周波励起プラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ処理装置等、各種のプラズマ処理装置に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す図である。
【図２】プラズマ処理装置のアンテナを示す平面図である。
【図３】シャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図４】図３に示すIV−IV線断面図である。
【図５】シャワープレートの第１の平板を示す平面図である。
【図６】（ａ）はシャワープレートの第２の平板を示す平面図であり、（ｂ）はシャワープレートの第３の平板を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図８】図７に示すVIII−VIII線断面図である。
【図９】シャワープレートの第１の平板を示す平面図である。
【図１０】（ａ）はシャワープレートの第２の平板を示す平面図であり、（ｂ）はシャワープレートの第３の平板を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図１２】（ａ）はシャワープレートの一部を拡大した図であり、（ｂ）は図１２（ａ）に示すXIIB−XIIB線断面図であり、（ｃ）は図１２（ａ）に示すXIIC−XIIC線断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図１４】（ａ）はシャワープレートの一部を拡大した図であり、（ｂ）は図１４（ａ）に示すXIVB−XIVB線断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図１６】（ａ）はシャワープレートの一部を拡大した図であり、（ｂ）は図１６（ａ）に示すXVIB−XVIB線断面図である。
【図１７】本発明の変形例を示す図である。
【図１８】（ａ）は本発明の変形例を示す図であり、シャワープレートの一部を拡大した図である。（ｂ）は図１８（ａ）に示すXVIIIB−XVIIIB線断面図である。
【図１９】（ａ）は本発明の変形例を示す図であり、シャワープレートの一部を拡大した図である。（ｂ）は図１９（ａ）に示すXIXB−XIXB線断面図であり、（ｃ）は図１９（ａ）に示すXIXC−XIXC線断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００  プラズマ処理装置
１０１  プラズマ発生室（チャンバ）
１０１ａ  プラズマ励起空間
１０１ｂ  プロセス空間
１０２  天板（誘電体板）
１０３  アンテナ
１０３ａ  導波部（シールド部材）
１０３ｂ  ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）
１０３ｃ  遅波板（誘電体）
１０４  導波部
１０４ａ  外側導波管
１０４ｂ  内側導波管
１０５  プラズマガス供給部
１０６  基板保持台
２００，３００，４００，５００，６００，７００  シャワープレート
２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１  第１の平板
２０１ａ，３０１ａ，４０１ａ，５０１ａ，６０１ａ  プロセスガス用の流路
２０１ｂ，３０１ｂ，４０１ｂ，５０１ｂ，６０１ｂ  プロセスガス用の噴出孔
２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２  第２の平板
２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３  第３の平板
２０３ａ，３０３ａ，４０３ａ，５０３ａ，６０３ａ，６０３ｃ，７０３ａ  冷却媒体用の流路
３０４，４０４，５０４，６０４  プロセスガス供給流路
３０５，４０５，５０５，６０５  プロセスガス供給口
５０３ｂ，５０３ｃ  フィン
６０３ｂ  隔壁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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