JP2006032821A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内外二重の電極構造を有するプラズマ処理装置において、組み付けの精度等による芯ずれの問題を解消する。
【解決手段】 プラズマ処理装置の環状の第１電極３０に雌ネジ孔３０ｃを形成する。第１電極３０の内部には、環状の第１ホルダ部１３を配置する。この第１ホルダ部１３の内側から第１ネジ部材１７を雌ネジ孔３０ｃにねじ込み、第１電極３０を所定の基準位置に固定する。この第１電極３０を環状の第２電極４０で囲み、その外側の第２ホルダ部１４には、第２ネジ部材１８を周方向に離間して複数設ける。これらネジ部材１８を第２電極４０に押し当て、第２電極４０を芯出しする。
【選択図】図１

Description

この発明は、内側電極とこれを囲む外側電極を備えたプラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、太い筒状の外側電極の内部に細い筒状の内側電極が挿入され、これら内外の電極がそれぞれ所定の位置にセットされている。

特開２００３−１９７３９７号公報（第１頁）

上記のような内外二重の電極は、組み付けの精度等によって芯ずれが生じる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
環状をなす外側電極と、この外側電極の内側に配置された内側電極と、これら電極のためのホルダとを備え、
前記外側電極と内側電極のうち一方（以下第１電極ともいう）には、螺合又は嵌合式の被固定部が設けられ、
前記ホルダには、前記被固定部と螺合又は嵌合して第１電極を所定の基準位置に固定する第１電極固定手段と、前記外側電極と内側電極のうち他方（以下第２電極ともいう）を前記基準位置の第１電極に対して芯出し可能に支持する第２電極芯出し手段とが設けられていることを特徴とする。
これによって、第１電極を基準にして第２電極を芯出しすることができる。

前記第１電極の被固定部が、雌ネジ孔を含み、
前記第１電極固定手段が、前記ホルダを通して前記雌ネジ孔にねじ込まれる第１ネジ部材を含んでいてもよい。
これによって、被固定部及び第１電極固定手段の構成が簡単化されるとともに、第1電極を基準位置に確実に固定でき、かつメンテナンス等に際して分離するのも容易に行なうことができる。

前記第１電極が、環状をなし、その第２電極側とは逆側を向く周面には、前記雌ネジ孔が、周方向に離間して複数配置されており、
前記ホルダが、前記第１電極を挟んで第２電極とは逆側に配置された環状の第１ホルダ部を有し、この第１ホルダ部に、前記第１ネジ部材が、前記雌ネジ孔と対応するように周方向に離間して複数挿通されていてもよい。
これによって、第１電極を基準位置に確実に固定できるだけでなく、第１、第２電極間に作用するクーロン引力により第１電極が径方向に歪むのも阻止できる。

前記第１電極が、環状をなし、その第２電極側とは逆側を向く周面が前記被固定部を構成しており、
前記ホルダが、前記第１電極を挟んで第２電極とは逆側に配置された例えば環状の第１ホルダ部を有し、この第１ホルダ部の第１電極側の周面が、前記第１電極の被固定部と実質的にクリアランスゼロで嵌合することにより前記第１電極固定手段を構成していてもよい。
これによって、第１電極を第１ホルダ部に嵌め込むだけで基準位置への固定を行なうことができる。

前記第１電極とホルダの一方に凹部が設けられ、他方に前記凹部に嵌合する凸部が設けられ、これら凹部と凸部によって前記被固定部と第１電極固定手段が構成されていてもよい。
これによって、凹部に凸部を嵌め込むことによって第１電極を基準位置に固定することができる。
これら凹部と凸部の間のクリアランスを実質的にゼロになるようにしてもよい。

前記第２電極が、環状をなし、前記ホルダが、前記第２電極を挟んで第１電極とは逆側に配置された例えば環状の第２ホルダ部を有し、この第２ホルダ部には、前記第２電極を径方向に沿って第１電極の側へ押す押し手段が、周方向に互いに離間して複数設けられ、これら押し手段が、前記第２電極芯出し手段を構成していることが望ましい。
これによって、第２電極の芯出しを確実に行なうことができる。

前記押し手段は、前記第２ホルダ部にねじ込まれるとともに前記第２電極に突き当てられる第２ネジ部材であることが望ましい。
これによって、前記第２電極芯出し手段の構成を簡単化できる。
押し手段の変位方向は、必ずしも径方向に沿っていなくてもよい。例えば、前記押し手段が、径方向と交差する方向に変位することにより第２電極を径方向に押すカム部材と、このカム部材を変位させるカム変位部材を含んでいてもよい。

前記外側電極の外周または環状をなす内側電極の内周には、温調媒体を通す媒体路を有して拡縮可能なＣ字形状をなす熱伝導性の温調部材が設けられていてもよい。
これによって、電極の温調を行なうことができる。また、電極と温調部材の分離や組み付けを容易に行なうことができる。
外側電極用の温調部材は、自然状態において外側電極の外径より小径であり、外側電極の外周面に弾性をもって押し当てられるようになっていてもよい。内側電極用の温調部材は、自然状態において内側電極の内径より小径であり、内側電極の内周面に弾性をもって押し当てられるようになっていてもよい。
第２電極用の温調部材は、前記第２ネジ部材によって第２電極に押し当てられる（第２ネジ部材が、温調部材を介して第２電極を押す）ようになっていてもよい。
電極の温調手段として、前記第１ホルダ部と第１電極や第２ホルダ部と第２電極とが協働して、それらの間に温調媒体を周方向に通す媒体路が形成されるようにしてもよい。

前記第１電極が内側電極であり、前記第２電極が外側電極である場合、
前記ホルダには、前記外側電極と内側電極どうし間の環状の空間に連なる処理ガス導入口又は吹出し口が環状に形成され、この口の外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも外側の周縁の径が、外側電極の内径より大径であってもよい。
また、前記第１電極が外側電極であり、前記第２電極が内側電極である場合、
前記ホルダには、前記外側電極と内側電極どうし間の環状の空間に連なる処理ガス導入口又は吹出し口が環状に形成され、この口の外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも内側の周縁の径が、内側電極の外径より小径であってもよい。
これによって、電極の組み付け精度等に多少ばらつきがあっても処理ガス導入口又は吹出し口と電極間空間とを確実に連通させることができる。

例えば、前記第１電極に電界印加手段が接続され、前記第２電極が、電気的に接地されていてもよい。これによって、電界印加電極を基準にして接地電極を芯出しすることができる。
前記第１ネジ部材や第２ネジ部材を介して第１、第２電極への給電・接地を行なうことにしてもよい。
前記温調部材を導電部材にて構成し、この温調部材を介して第１、第２電極への給電・接地を行なうことにしてもよい。
前記内側電極に電界印加手段が接続され、前記外側電極が、電気的に接地されることが望ましい。これによって、電界漏れの防止等を図ることができる。

本発明によれば、第１電極を基準にして第２電極を芯出しすることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、半導体ウェハーＷを処理対象とする常圧プラズマ処理装置を示したものである。はじめに処理対象のウェハーＷについて説明する。ウェハーＷは、シリコンなどの半導体によって円盤形状に形成されている。ウェハーＷの上面には、例えばスピンコーターによってフォトレジストなどの膜Ｗａが形成されている。この膜Ｗａは、ウェハーＷの上面の全体を覆い、外縁にまで及んでいる。この外縁の膜Ｗａ’（図２の仮想線）を残しておくと、その後の研磨工程で邪魔になったり外縁を把持する工程でパーティクル発生の原因になったりする。そこで、ウェハーＷは、上記成膜工程の次に常圧プラズマ処理装置へ送られ、外縁の膜Ｗａ’のエッチング工程に付される。

常圧プラズマ処理装置について説明する。
図２に示すように、常圧プラズマ処理装置は、ノズルヘッド１と、処理ガス源２０と、パルス電源７０（電界印加手段）とを備え、半導体ウェハーＷの外縁の膜Ｗａ’を略常圧下（大気圧近傍の圧力下）でプラズマエッチングする。ここで、略常圧とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。

処理ガス源２０には、エッチング用の処理ガスとして例えばＣＦ_４が貯えられている。
パルス電源７０は、パルス状の電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び／又は立下り時間は、１０μｓ以下、後記電極間空間１ｐでの電界強度は１０〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。なお、パルス波に代えて、高周波などの連続波電源を用いることにしてもよい。

図１及び図４に示すように、ノズルヘッド１は、内側ホルダ部１３と、内側冷却（温調）部材５０と、内側電極３０と、外側電極４０と、外側冷却（温調）部材６０と、外側ホルダ部１４を備えている。これら部材１３，５０，３０，４０，６０，１４は、互いに大きさの異なる環状（ないしは筒状）をなし、この順番で内側から同心円状に重ねられ、多重環状をなしている。図２及び図４に示すように、これら多重環状部材１３，５０，３０，４０，６０，１４の上側に上蓋１２が被せられるとともに、内側の環状部材１３，５０，３０の下側に内側底板１５が宛がわれ、外側の環状部材４０，６０，１４の下側に外側底板１６が宛がわれている。

ノズルヘッド１の構造について更に詳述する。
図１及び図２に示すように、ノズルヘッド１の電極構造は、内側電極３０とこれを囲む外側電極４０との二重環状構造をなしている。これら電極３０，４０は、縦長断面の環状（軸線を上下に向けた筒状）をなすステンレスやアルミ等の導電部材にて構成されている。これら内外の電極３０，４０の間に環状の空間１ｐが形成されている。詳細な図示は省略するが、各電極３０，４０の対向面（電極間空間１ｐを形成する面）をはじめとする表面には、固体誘電体が溶射にて被膜されている。内側電極３０は、冷却部材５０および給電線７１を介してパルス電源７０に接続され、電界印加電極（ホット電極）となっている。外側電極４０は、外側冷却部材６０および接地線７２を介して接地され、接地電極（アース電極）となっている。

ノズルヘッド１は、上記電極３０，４０のためのホルダ１０を備えている。ホルダ１０は、上記上蓋１２と、内側ホルダ部１３と、外側ホルダ部１４と、内側底板１５と、外側底板１６を含んでいる。

図２に示すように、上蓋１２は、中心孔を有する円盤状の複数の硬質樹脂製の板を上下に積層することによって構成されている。図示は省略するが、この上蓋１２が、ブラケットを介して架台に連結され、ひいては、ノズルヘッド１が架台に支持されている。
上蓋１２には、処理ガスを周方向に均一化して電極間空間１ｐへ導入する処理ガス導入路１ａが形成されている。処理ガス導入路１ａは、上蓋１２の上面の周方向に一定間隔置きに設けられた複数の接続孔１２ｅと、上蓋１２の周方向の全周にわたる幅広環状のチャンバー１２ｇと、同じく上蓋１２の周方向の全周にわたる幅狭環状の処理ガス導入口１２ｈを含んでいる。各接続孔１２ｅに、処理ガス源２０からの管２１が分岐して連なっている。処理ガス導入口１２ｈが、電極間空間１ｐの全周に連なり、処理ガス導入路１ａの下流端を構成している。処理ガス導入口１２ｈの幅は、電極間空間１ｐの幅より若干大きい。すなわち、処理ガス導入口１２ｈの内側の周縁の径は、内側電極３０の外径より若干小さく、処理ガス導入口１２ｈの外側の周縁の径は、外側電極４０の内径より若干大きい。

図３に示すように、上蓋１２の下面には、同心をなす内外２条の環状凸部１２ｃ，１２ｄが形成されている。これら環状凸部１２ｃ，１２ｄの間に、２つの電極３０，４０の上端部が挿入されている。内側の環状凸部１２ｃの外周面と内側電極３０の内周面との間、及び外側の環状凸部１２ｄの内周面と外側電極４０の外周面との間には、適度なクリアランスが設定されている。

図１及び図４に示すように、内側ホルダ部１３は、縦長断面の小径環状をなす絶縁樹脂製の硬質部材にて構成され、その下端部には径方向外側へ突出する鍔１３ｂが設けられている。図３に示すように、この内側ホルダ部１３が、内側電極３０の内部に配置されるようにして、上蓋１２にボルト締めにて固定されている。内側ホルダ部１３の鍔１３ｂの外端面と内側電極３０の内周面との間には、適度なクリアランスが設定されている。

図１及び図４に示すように、外側ホルダ部１４は、縦長断面の大径環状をなす絶縁樹製の硬質脂部材にて構成され、その下端部には径方向内側へ突出する鍔１４ｂが設けられている。図３に示すように、この外側ホルダ部１４が、外側電極４０を囲むようにして、上蓋１２にボルト締めにて固定されている。ひいては、外側ホルダ部１４が、上蓋１２を介して内側ホルダ部１３と剛結合され、しかも、内側ホルダ部１３に対して同心をなすように位置固定されている。外側ホルダ部１４の鍔１４ｂの内端面と外側電極５０の外周面との間には、適度なクリアランスが設定されている。

図４に示すように、内側底板１５は、透明な誘電体（絶縁樹脂）にて構成され、中心孔を有する円盤状をなしている。図２に示すように、内側底板１５の上面に、内側ホルダ部１３と、内側電極３０が載せられている。内側底板１５と内側ホルダ部１３とは、ボルト締めにて固定されている（図３）。内側底板１５の外径は、内側電極３０の外径より若干小さい。

図４に示すように、外側底板１６は、透明な誘電体（絶縁樹脂）にて構成され、内側底板１５より大径の中心孔を有する円盤状をなしている。図２に示すように、外側底板１６の上面に、外側ホルダ部１４と、外側電極４０が載せられている。外側底板１６と外側ホルダ部１４とは、ボルト締めにて固定されている（図３）。外側底板１６の内径は、外側電極４０の内径より若干大きい。外側底板１６の内周面と内側底板１５の外周面との間に、環状の吹出し口１ｂが形成されている。吹出し口１ｂは、電極間空間１ｐの全周にわたって連なっている。吹出し口１ｂの幅は、電極間空間１ｐの幅より若干大きい。

ノズルヘッド１には、電極３０，４０のための冷却手段が設けられている。
詳述すると、内側冷却部材５０は、平面視Ｃ字形状の金属板で構成された内側伝熱板５１と、この板５１の内周面に設けられた金属製の内側冷媒管５２とを有し、全体としてＣ字形状をなしている。内側冷媒管５２は、上下に一対をなして内側伝熱板５１の周方向に沿って延びる周管部５３，５４と、内側伝熱板５１の両端部において上下の周管部５３，５４の端部どうしを連ねるように垂直に延びる一対の端管部５５，５６とを有している。図２に示すように、内側冷却部材５０は、内側ホルダ部１３の鍔１３ｂに載せられるとともに内側ホルダ部１３と内側電極３０との間に挟まれている。

Ｃ字形状の内側伝熱板５１と周管部５３，５４は、弾性を有して若干拡縮できるようになっている。自然状態における伝熱板５１の外径は、内側電極３０の内径より若干大きい。これにより、伝熱板５１が、内側電極３０の内周面の略全周に弾性をもって押し当てられている。

図４に示すように、外側冷却部材６０は、平面視Ｃ字形状の金属板で構成された外側伝熱板６１と、この板６１の外周面に設けられた金属性の外側冷媒管６２とを有し、全体としてＣ字形状をなしている。外側冷媒管６２は、上下に一対をなして外側伝熱板６１の周方向に沿って延びる周管部６３，６４と、外側伝熱板６１の両端部において上下の周管部６３，６４を連ねるように垂直に延びる一対の端管部６５，６６とを有している。図２に示すように、外側冷却部材６０は、外側ホルダ部１４の鍔１４ｂに載せられるとともに外側ホルダ部１４と外側電極４０との間に挟まれている。そして、外側伝熱板５１の内周面が、外側電極３０の外周面に添わされている。

Ｃ字形状の外側伝熱板６１と周管部６３，６４は、弾性を有して若干拡縮できるようになっている。自然状態における伝熱板６１の内径は、外側電極４０の外径と略等しい。これにより、外側冷却部材６０が、外側電極４０の外周面に押し当てられる程度の縮径状態と外側電極４０の外周面から径方向外側へ僅かに離間する程度の拡径状態との間で拡縮可能になっている。

なお、外側冷却部材６０についても、自然状態において伝熱板６１の内径が外側電極の外径より若干小さくなるようにし、外側電極４０の外周面に弾性をもって押し当てられるようにしてもよい。

図２に示すように、内外の冷却部材５０，６０の端管部５５，５６，６５，６６は、それぞれ上蓋１２に形成された挿通孔１２ｂを介して上蓋１２より上へ突出されている。これら管部５５，５６，６５，６６の上端部に、管継手５５Ｃ，５６Ｃ，６５Ｃ，６６Ｃがそれぞれ取り付けられている。そして、冷媒源８０から冷媒供給管８１が延び、内側冷媒管５２の端管部５５の管継手５５Ｃに連なっている。内側冷媒管５２の端管部５６の管継手５６Ｃと、外側冷媒管６２の端管部６５の管継手６５Ｃとは、連結管８２を介して連結されている。外側冷媒管６２の端管部６６の管継手６６Ｃから冷媒排出管８３が延びている。

勿論、内側冷媒管５２の管継手５６Ｃに冷媒供給管８１を連ね、管継手５５Ｃに連結管８２を連ねてもよく、外側冷媒管６２の管継手６６Ｃに連結管８２を連ね、管継手６５Ｃに冷媒排出管８３を連ねてもよい。外側冷媒管６２の何れかの管継手６５Ｃ，６６Ｃに冷媒供給管８１を連ね、内側冷媒管５２の何れかの管継手５５Ｃ，５６Ｃに冷媒排出管８３を連ね、残りの管継手どうしを連結管８２で連ねてもよい。内外の冷媒管５２，６２を連結管８２で直列接続せず、冷媒管５２，６２ごとに冷媒を並列的に流すようにしてもよい。周管部は、２本に代えて、１本にしてもよく、３本以上にしてもよく、伝熱板の周方向に沿って真っ直ぐ延ばすのに代えて、波状に折曲させてもよい。
なお、冷媒（温調媒体）として例えば水が用いられている。

冷却部材５０，６０は、電極３０，４０への給電・接地機構の一部としても兼用されている。すなわち、導電性の内側冷媒管５２の端管部５５には、上蓋１２からの突出部分に給電コネクタ７３が取り付けられている。この給電コネクタ７３に、上記パルス電源７０からの給電線７１が接続されている。また、導電性の外側冷媒管６２の端管部６５には、上蓋１２からの突出部分に接地コネクタ７４が取り付けられている。この接地コネクタ７４に、上記接地線７２が接続されている。

ノズルヘッド１には、内側電極３０を所定の基準位置に固定する基準位置固定構造と、外側電極４０を前記基準位置にセットされた内側電極３０に対して芯出する芯出し構造が備えられている。

内側電極３０の基準位置固定構造について説明する。
図１、図３、図４に示すように、内側ホルダ部１３には、それを厚さ方向すなわち径方向に貫く挿通孔１３ｃが、周方向に一定間隔置きに複数（図では例えば８つ）形成されている。同様に、内側冷却部材５０の伝熱板５１には、それを厚さ方向すなわち径方向に貫く挿通孔５１ｃが、周方向に一定間隔置きに挿通孔１３ｃと同数形成されている。更に、内側電極３０の内周面には、挿通孔１３ｃと同数の雌ネジ孔３０ｃが、周方向に一定間隔置きに形成されている。各雌ネジ孔３０ｃの内周面には雌ネジが刻設されている。これら雌ネジ孔３０ｃは、内側電極３０の内周面から径方向外側へ延び、内側電極３０の厚さ方向の中間部付近で止まっている（外周面へ貫通していない）。

内側ホルダ部１３の内側から各挿通孔１３ｃに第１ネジ部材１７（引き手段）が挿通されている。これら第１ネジ部材１７は、硬質の絶縁樹脂にて構成されている。第１ネジ部材１７の頭部は、内側ホルダ部１３の内周面に引っかかるとともに、先端部は、伝熱板５１の挿通孔５１ｃを通って内側電極３０の雌ネジ孔３０ｃにねじ込まれている。これによって、内側電極３０が、内側ホルダ部１３の鍔１３ｂの外端面や上蓋１２の環状凸部１２ｃの外周面にしっかりと当てられ、内側ホルダ部１３と同心をなす所定の基準位置に固定されている。
内側電極３０は、特許請求の範囲の第１電極を構成し、内側ホルダ部１３は、第１ホルダ部を構成し、雌ネジ孔３０ｃは、螺合式の被固定部を構成し、第１ネジ部材１７は、螺合式の第１電極固定手段を構成している。

外側電極４０の芯出し構造について説明する。
外側ホルダ部１４には、それを厚さ方向すなわち径方向に貫く雌ネジ孔１４ｃが、周方向に一定間隔置きに複数形成されている。各雌ネジ孔１４ｃの内周面には雌ネジが刻設されている。これら雌ネジ孔１４ｃに、ホルダ部１４の外周側から第２ネジ部材１８がそれぞれねじ込まれている。第２ネジ部材１８は、硬質の絶縁樹脂で構成されているが、金属（導電部材）にて構成してもよい。この第２ネジ部材１８の先端が、外側冷却部材６０の上下の周管部６２，６３の間を通って伝熱板６１に突き当たり、この伝熱板６１を径方向内側へ押して縮径させ、外側電極４０に押し付けている。ひいては、伝熱板６１を介して外側電極４０を径方向内側へ押している。周方向に離れた複数の第１ネジ部材１７の押し力によって、内側電極３０がホルダ１０に安定的に支持されている。そして、これら第２ネジ部材１８どうしのねじ込み量を互いに調節することにより、外側電極４０の芯出しがなされるようになっている。
外側電極４０は、特許請求の範囲の第２電極を構成し、外側ホルダ部１４は、第２ホルダ部を構成し、第２ネジ部材１８は、押し手段からなる第２電極芯出し手段を構成している。

上記のように構成された常圧プラズマ処理装置の動作を説明する。
ノズルヘッド１の下方に処理対象のウェハーＷをセットする。このとき、ノズルヘッド１の中心軸線とウェハーの中心が一致するようにする。これによって、環状吹出し口１ｂの真下に、ウェハーＷの外縁が位置されることになる。

次に、処理ガス源２０からの処理ガスを、供給管２１および導入路１ａを介して環状プラズマ化空間１ｐの全周に均一に導入する。
併行して、パルス電源７０からパルス電圧を出力する。このパルス電圧は、給電線７１および内側冷却部材５０を介して内側電極３０に印加される。ここで、内側冷却部材５０は、内側電極３０に弾性をもって押し付けられているので、両部材５０，３０間を確実に導通させることができる。これにより、パルス電圧を内側電極３０に確実に印加することができる。また、外側電極４０と外側冷却部材６０とは、第２ネジ部材１８の押し付けによって良好な導通状態にすることができ、これにより、外側電極４０を確実に接地することができる。これよって、環状の電極間空間１ｐにパルス電界が印加されて常圧グロー放電が形成され、空間１ｐがプラズマ化空間となり、この空間１ｐ内の処理ガスをプラズマ化することができる。このプラズマ化された処理ガスが、吹出し口１ｂの全周から吹出され、ウェハーＷの外縁の全周に吹き付けられる。これによって、ウェハーＷの外縁の膜Ｗａ’を全周にわたって一度にエッチングすることができる。したがって、エッチング工程の所要時間を極めて短くすることができる。

また、冷媒源７０の冷媒を供給管８１に送り込む。この冷媒は、供給管８１を経て内側冷却部材５０の端管部５５に導入される。そして、上下の周管部５３，５４に分流して周方向に流れる。この周管部５３，５４での流通過程で、内側伝熱板５１ひいては内側電極３０を冷却することができる。ここで、内側伝熱板５１は、広い伝熱面積を有し、しかも内側電極３０に弾性的に押し当てられているので、両部材５０，３０間を良好な熱伝達状態にすることができる。更には、冷媒を、周管部５３，５４で約一周させることができ、しかも上下２条の周管部５３，５４で各々約一周させることができる。これにより、伝熱板５１のほぼ全体を確実に冷却でき、ひいては、内側電極３０のほぼ全体を確実に冷却することができる。

その後、冷媒は、端管部５６で合流し、連結管８２を経て、外側冷却部材６０の端管部６５に送られる。そして、上下の周管部６３，６４に分流して周方向に流れる。この周管部６３，６４での流通過程で、外側伝熱板６１ひいては外側電極４０を冷却することができる。ここで、外側伝熱板６１は、広い伝熱面積を有し、しかも複数の第２ネジ部材１８によって伝熱面（内周面）の全体を外側電極４０に単に接触させるのではなく押し当てることができ、これにより良好な熱伝達状態にすることができる。更には、冷媒を、周管部６３，６４で約一周させることができ、しかも上下２条の周管部６３，６４で各々約一周させることができる。これにより、伝熱板６１のほぼ全体を確実に冷却でき、ひいては、外側電極４０のほぼ全体を確実に冷却することができる。その後、冷媒は、端管部６６で合流し、排出管８３によって排出される。
このように、常圧プラズマ処理装置によれば、冷却部材５０，６０によって環状電極３０，４０を確実に冷却できるとともに、環状電極３０，４０自体には温調媒体路を形成する必要がなく、製造の容易化を図ることができる。

常圧プラズマ処理装置によれば、第１ネジ部材１７を外すことによって、内側電極３０および内側冷却部材５０を簡単に取り外したり組み付けたりすることができる。同様に、第２ネジ部材１８を外すことによって、外側電極４０および外側冷却部材６０を簡単に取り外したり組み付けたりすることができる。ひいては、電極３０，４０のメンテナンス作業を容易化することができる。更に、Ｃ字形状の冷却部材５０，６０を拡縮させることにより、取り外し、組み付け作業を一層容易化することができる。

しかも、組み付けの際は、内側ホルダ部１３の第１ネジ部材１７によって、内側電極３０を所定の基準位置に確実にセットすることができる。この内側電極３０を基準にして、外側電極４０が内側電極３０と同心になるように、第２ネジ部材１８のねじ込み量を調節する。これによって、外側電極４０の芯出しを行なうことができる。これによって、電極間のプラズマ化空間１ｐを全周にわたって均一な幅にすることができる。ひいては、吹出し口１ｂからの吹出しプラズマを全周にわたって一様にすることができる。この結果、ウェハーＷの外縁のエッチングを全周にわたって確実に均一化することができる。
さらに、処理ガスの導入口１２ｈ及び吹出し口１ｂの内側の周縁が内側電極３０の外周より小径であり、かつ、導入口１２ｈ及び吹出し口１ｂの外側の周縁が外側電極４０の内周より大径であるので、組み付け精度が多少ばらついても、電極間空間１ｐを導入口１２ｈ及び吹出し口１ｂに確実に連通させることができ、ウェハーＷの外縁を全周にわたって確実にエッチング処理することができる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と同様の構成については図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
図５は、内側電極３０のための基準位置固定構造の変形態様を示したものである。この態様のノズルヘッド１には、内側電極３０に被固定部としての雌ネジ孔３０ｃが設けられておらず、第１ネジ部材１７も含まれていない。それに代えて、内側ホルダ部１３の外径が、内側電極３０の内径と実質的に等しくなっている。これによって、内側ホルダ部１３の外周面と内側電極３０の内周面が、実質的にゼロクリアランスで接している。この結果、内側電極３０が、内側ホルダ部１３と同心をなす基準位置にセットされている。
したがって、内側電極３０を内側ホルダ部１３の外側に嵌め込むように装着するだけで、該内側電極３０の基準位置への固定を行なうことができる。
内側ホルダ部１３の外周面は、嵌合式の被固定部を構成し、内側電極３０の内周面は、嵌合式の第１電極固定手段を構成している。

また、この変形態様のノズルヘッド１には、冷却部材５０が設けられていない。これに代えて、内側ホルダ部１３の外周面には、全周にわたって環状の凹部が形成されており、この環状凹部と内側電極３０の内周面とによって、環状の冷媒路５７（温調媒体路）が構成されている。冷媒は、冷媒路５７を一周して内側電極３０を全体的に冷却した後、外側冷却部材６０へ送られるようになっている。

上記冷媒路５７より上側の内側ホルダ部１３の外周面は、上方へ向かって緩やかに縮径するテーパ面になっている。これによって、内側電極３０の装着を容易化することができる。
なお、内側電極３０の周方向の一箇所には、図示しない給電ピンが接続され、この給電ピンが給電線７１を介してパルス電極７０に接続されることにより、内側電極３０への給電が行なわれるようになっている。

図６は、内側電極３０のための基準位置固定構造の他の変形態様を示したものである。この態様では、ホルダ１０の内側底板１５の上面に凸部１５ａが設けられている。この凸部１５ａは、内側底板１５の全周にわたる環状をなしているが、内側底板１５の周方向に沿って間欠的に設けることにしてもよい。一方、内側電極３０の底面には、凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａは、内側電極３０の全周にわたる環状をなしているが、凸部１５ａが間欠的である場合には、それに合わせて内側電極３０の周方向に沿って間欠的に形成することにしてもよい。そして、内側底板１５の凸部１５ａが、内側電極３０の凹部３０ａに嵌め込まれ、これによって、内側電極３０が基準位置に固定されている。これら凸部１５ａと凹部３０ａの間のクリアランスは、実質的にゼロになっている。これによって、内側電極３０を確実に基準位置に固定することができる。
内側電極３０の凹部３０ａは、嵌合式の被固定部を構成し、内側底板１５の凸部１５ａは、嵌合式の第１電極固定手段を構成している。なお、内側電極３０に嵌合式の被固定部として凸部を設け、内側底板１５に嵌合式の第１電極固定手段として凹部を設けることにしてもよい。ホルダ１０の上蓋１２に嵌合式の第１電極固定手段として凹部（又は凸部）を設け、内側電極３０の上面に嵌合式の被固定部として凸部（又は凹部）を設けることにしてもよい。

図７は、外側電極４０の芯出し構造の変形態様を示したものである。
外側電極４０の外周面は、下に向かって縮径するテーパをなし、カムフォロア面を構成している。外側ホルダ部１４は断面コ字状をなしており、この外側ホルダ部１４と外側電極４０の間に、カム部材９０が上下スライド可能（径方向と交差する方向に変位可能）に設けられている。カム部材９０は、外側電極４０を向く面が斜面をなすとともに外側電極４０とは逆側を向く面が垂直をなす断面台形のブロック状をなしている。カム部材９０の斜面が、外側電極４０のテーパ状の外周面に当接され、カム面を構成している。なお、カム部材９０は、周方向に離れて複数（４〜８つ程度）設けられているが、図面では１つだけ図示する。

外側ホルダ部１４の底部には、押し上げ用ネジ部材９１と引き下げ用ネジ部材９２が設けられている。押し上げ用ネジ部材９１は、外側ホルダ部１４の底部１４ｄにねじ込まれるとともに、カム部材９０の下面に突き当たっている。このネジ部材９１によってカム部材９０を押し上げることができる。カム部材９０が押し上げられると、このカム部材９０の斜面と外側電極４０の外周テーパ面とのカム作用によって、外側電極４０が当該カム部材９０の１８０度反対方向にずらされる。引き下げ用ネジ部材９２は、外側ホルダ部１４の底部１４ｄを通してカム部材９０にねじ込まれている。このネジ部材９２によってカム部材９０を引き下げることができる。これにより、外側電極４０を当該カム部材９０の側にずらすことができる。周方向に離れた複数のカム部材９０についてそれぞれネジ部材９１，９２により上下位置調節することによって、外側電極４０の芯出しを行なうことができる。
ネジ部材９１，９２は、カム部材９０を変位させるための「カム変位部材」を構成している。カム部材９０とネジ部材９１，９２により、第２電極芯出し手段の「押し手段」が構成されている。

なお、外側底板１６は、ネジ部材９１，９２の調節後（外側電極４０の芯出し後）に取り付けるようになっているが、この外側底板１６にネジ部材９１，９２の頭部を露出させる孔を設け、外側底板１６を取り付けた状態でネジ部材９１，９２の調節（外側電極４０の芯出し）を行なうことができるようにしてもよい。

各カム部材９０には、冷媒路９０ａ（温調媒体路）が形成されている。周方向に隣り合うカム部材９０の冷媒路９０ａどうしは、フレキシブルな連結管（図示せず）にて連結されている。

図８に示すように、外側ホルダ部１４の上部１４ｅに押し下げ用ネジ部材９１と引き上げ用ネジ部材９２を設け、カム部材９０を上側から高さ調節するようにしてもよい。
図示は省略するが、押し用ネジ部材９１を外側ホルダ部１４の上部１４ｅと底部１４ｄにそれぞれ設け、カム部材９０を上下から押して高さ調節するようにしてもよい。

カム部材は、外側電極４０の外周テーパ面と接する斜面（カム面）と、ネジ部材９１，９２の係合部があればよく、必ずしもブロック状である必要はない。例えば、図９に示すカム部材９５は、斜面部９５ａと底板部９５ｂを有するＶ字断面の板状をなしている。底板部９５ｂに押し上げ用ネジ部材９１が突き当てられるとともに引き下げ用ネジ部材９２がねじ込まれている。斜面部９５ａが、外側電極４０の外周テーパ面と接してカム作用を起こす。斜面部９５ａの外側電極４０との当接面とは反対側の面には冷媒管９６（温調媒体路）が取り付けられている。上記冷媒路９０ａと同様に、周方向に隣り合うカム部材９５の冷媒管９６どうしは、図示しないフレキシブル連結管にて連結されている。

図１０は、電極３０，４０の給電・接地構造の変形態様を示したものである。この態様では、内側の第１ネジ部材１７の少なくとも１つが、金属（導電性部材）にて構成されている。この金属製の第１ネジ部材１７の頭部に、パルス電極７０からの給電線７１が接続されている。これによって、第１ネジ部材１７を介して内側電極３０への給電が行なわれるようになっている。なお、金属製ネジ部材の頭部は、絶縁樹脂からなるカバー１９にて覆われている。

同様に、外側の第２ネジ部材１８の少なくとも１つは、金属（導電性部材）にて構成されている。この金属製の第２ネジ部材１８の頭部から接地線７２が延びている。これによって、外側電極４０が、第２ネジ部材１８を介して電気的に接地されている。

ここまでの実施形態では、内側電極３０を第１電極として基準位置に固定し、外側電極４０を第２電極として芯出しするようになっていたが、これを逆転させて、外側電極４０を第１電極として基準位置に固定し、内側電極３０を第２電極として芯出するように構成してもよい。

例えば、図１１は、図１〜図４に示す第１実施形態に対し、第１電極と第２電極を逆転させた変形態様を示したものである。第１電極である外側電極４０の外周面には、螺合式の被固定部として複数（例えば８つ、図では１つのみ図示）の雌ネジ孔４０ｃが、周方向に一定間隔置きに形成されている。雌ネジ孔４０ｃの内周面には雌ネジが刻設されている。雌ネジ孔４０ｃは、外側電極４０の外周面から径方向内側へ延び、外側電極４０の厚さ方向の中間部付近で止まっている（内周面へ貫通していない）。また、外側冷却部材６０の伝熱板６１には、それを厚さ方向すなわち径方向に貫く挿通孔６１ｃが、周方向に一定間隔置きに雌ネジ孔４０ｃと同数形成されている。さらに、第１ホルダ部としての外側ホルダ部１４には、雌ネジ孔１４ｃに代えて、内周面が滑らかな挿通孔１４ｃｘが形成されている。挿通孔１４ｃｘは、外側ホルダ部１４を厚さ方向すなわち径方向に貫くとともに、外側ホルダ部１４の周方向に一定間隔置きに雌ネジ孔４０ｃと同数配置されている。

外側ホルダ部１４の外側から各挿通孔１４ｃｘに第１ネジ部材１８Ｘ（引き手段）が挿通されている。第１ネジ部材１８Ｘは、その頭部が、外側ホルダ部１４の外周面に引っかかるとともに、先端部が、伝熱板６１の挿通孔６１ｃを通って外側電極４０の雌ネジ孔４０ｃにねじ込まれている。これによって、外側電極４０が、外側ホルダ部１４の鍔１４ｂの内周面や上蓋１２の環状凸部１２ｄの内周面にしっかりと当てられ、外側ホルダ部１４と同心をなす所定の基準位置に固定されている。第１ネジ部材１８Ｘは、螺合式の第１電極固定手段を構成している。
なお、外側冷却部材６０の伝熱板６１の内径は、自然状態において外側電極４０の外径より若干小さく、外側冷却部材６０が、外側電極４０の外周面に弾性をもって押し当てられている。

第２電極である内側電極３０には、雌ネジ孔３０ｃが形成されていない。また、内側冷却部材５０の伝熱板５１には、挿通孔５１ｃが形成されていない。一方、第２ホルダ部である内側ホルダ部１３には、内周面の滑らかな挿通孔１３ｃに代えて、内周面に雌ネジが刻設された雌ネジ孔１３ｃｘが形成されている。雌ネジ孔１３ｃｘは、内側ホルダ部１３を厚さ方向すなわち径方向に貫くとともに、内側ホルダ部１３の周方向に一定間隔置きに複数（例えば８つ、図では１つのみ図示）配置されている。これら雌ネジ孔１３ｃｘに、ホルダ部１３の内周側から硬質絶縁樹脂製の第２ネジ部材１７Ｘがそれぞれねじ込まれている。この第２ネジ部材１７Ｘの先端が、伝熱板５１に突き当たり、この伝熱板５１を介して内側電極３０を径方向外側へ押している。複数の第２ネジ部材１７Ｘどうしのねじ込み量を互いに調節することにより、内側電極３０を、外側電極４０と同心をなすように芯出しすることができる。第２ネジ部材１７Ｘは、押し手段からなる第２電極芯出し手段を構成している。
内側ホルダ部１３と第２ネジ部材１７Ｘは、「第２電極芯出し手段」を構成している。

なお、内側冷却部材５０は、自然状態において伝熱板５１の内径が内側電極３０の内径より若干大きく、内側電極３０の内周面に弾性をもって押し当てられているが、自然状態において伝熱板５１の内径が内側電極３０の内径と実質的に等しいか若干小さくなるようにし、第２ネジ部材１７Ｘによって拡径されて内側電極３０に押し付けられるようにしてもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、外側電極４０を第１電極（内側電極３０を第２電極）とする構造において、外側電極４０の外周面を嵌合式の被固定部とし、外側ホルダ１４の内周面を嵌合式の第１電極固定手段とし、これら周面どうしが実質的にクリアランスゼロで嵌合するようにしてもよい。或いは、外側電極４０に嵌合式の被固定部としての凹部又は凸部を設け、外側ホルダ１４に嵌合式の第１電極固定手段として凸部又は凹部を設けることにしてもよい。また、第２電極としての内側電極３０を径方向に押す押し手段として、図７〜図９のようなカム部材及びカム変位部材を用いることにしてもよい。さらに、この外側電極４０を第１電極（内側電極３０を第２電極）とする構造においても、図１０態様のようにネジ部材１８Ｘ，１７Ｘを金属（導電部材）にて構成し、これらネジ部材１８Ｘ，１７Ｘを介して電極３０，４０の給電・接地を行なうことにしてもよい。

図１〜図１０のように、内側電極３０を第１電極として基準位置に固定し、外側電極４０を第２電極として芯出しする構造においては、処理ガス導入口１２ｈ及び吹出し口１ｂの外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも外側の周縁が外側電極４０の内径より大径であればよく、内側の周縁については内側電極３０の外周面と面一になるようにしてもよい。
図１１のように、外側電極４０を第１電極として基準位置に固定し、内側電極３０を第２電極として芯出しする構造においては、処理ガス導入口１２ｈ及び吹出し口１ｂの外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも内側の周縁が内側電極３０の外径より小径であればよく、外側の周縁については外側電極４０の内周面と面一になるようにしてもよい。

第１電極の第１電極固定手段として、ホルダの上蓋や底板と第１電極をネジ止めすることにしてもよい。
外側電極４０に電源７０を接続し、内側電極３０を電気的に接地することにしてもよい。
電極３０，４０やホルダ部１３，１４は、真円の環状に限らず、楕円や直線を含む円等の非真円の環状になっていてもよい。それに合わせて、冷却部材５０，６０のＣ字形状も、一部切欠非真円状になっていてもよい。内側電極３０は、環状に限らず、中実であってもよい。
外側ホルダ部１４が、内側ホルダ部１３に対して偏芯するように位置固定されていてもよく、外側電極４０が、正規の位置において内側電極３０に対し偏芯するようになっていてもよい。
内側ホルダ部１３と上蓋１２と外側ホルダ部１４が、別部材ではなく一体物になっていてもよい。
温調用の媒体は、電極を冷却するものに限らず、処理内容によっては加温するものであってもよい。
本発明は、常圧下に限らず、減圧下でのプラズマ表面処理にも適用でき、エッチングに限られず、洗浄、表面改質、アッシングなどの種々のプラズマ表面処理にあまねく適用できる。

本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置のノズルヘッドの平面断面図である。 図１のII−II線に沿う上記ノズルヘッドの縦断面図を含む上記常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。 図１のIII−III線に沿う上記ノズルヘッドの縦断面図である。 上記ノズルヘッドの分解斜視図である。 基準位置固定構造の変形態様を示す縦断面図である。 基準位置固定構造の他の変形態様を示す縦断面図である。 芯出し構造の変形態様を示す縦断面図である。 芯出し構造の他の変形態様を示す縦断面図である。 芯出し構造の他の変形態様を示す縦断面図である。 電極の給電・接地構造の変形態様を示す縦断面図である。 第１電極と第２電極を逆にした変形態様を示す縦断面図である。

符号の説明

１ｂ 吹出し口
１ｐ 電極間空間
１０ ホルダ
１２ｈ 処理ガス導入口
１３ 内側ホルダ部（第１ホルダ部又は第２ホルダ部）
１３ｃ 挿通孔
１４ 外側ホルダ部（第２ホルダ部又は第１ホルダ部）
１４ｃｘ 挿通孔
１５ａ 凸部（第１電極固定手段）
１７ 第１ネジ部材（第１電極固定手段）
１７Ｘ 第２ネジ部材（第２電極芯出し手段、押し手段）
１８ 第２ネジ部材（第２電極芯出し手段、押し手段）
１８Ｘ 第１ネジ部材（第１電極固定手段）
３０ 内側電極（第１電極又は第２電極）
３０ａ 凹部（被固定部）
３０ｃ 雌ネジ孔（被固定部）
４０ 外側電極（第２電極又は第１電極）
４０ｃ 雌ネジ孔（被固定部）
５０，６０ 冷却部材（温調部材）
５２，６２ 冷媒管（温調媒体路）
７０ パルス電源（電界印加手段）
９０，９５ カム部材
９１，９２ ネジ部材（カム変位部材）

Claims (13)

1. 環状をなす外側電極と、この外側電極の内側に配置された内側電極と、これら電極のためのホルダとを備え、
   前記外側電極と内側電極のうち一方（以下第１電極ともいう）には、螺合又は嵌合式の被固定部が設けられ、
   前記ホルダには、前記被固定部と螺合又は嵌合して第１電極を所定の基準位置に固定する第１電極固定手段と、前記外側電極と内側電極のうち他方（以下第２電極ともいう）を前記基準位置の第１電極に対して芯出し可能に支持する第２電極芯出し手段とが設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記第１電極の被固定部が、雌ネジ孔を含み、
   前記第１電極固定手段が、前記ホルダを通して前記雌ネジ孔にねじ込まれる第１ネジ部材を含む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. 前記第１電極が、環状をなし、その第２電極側とは逆側を向く周面には、前記雌ネジ孔が、周方向に離間して複数配置されており、
   前記ホルダが、前記第１電極を挟んで第２電極とは逆側に配置された環状の第１ホルダ部を有し、この第１ホルダ部に、前記第１ネジ部材が、前記雌ネジ孔と対応するように周方向に離間して複数挿通されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第１電極が、環状をなし、その第２電極側とは逆側を向く周面が前記被固定部を構成しており、
   前記ホルダが、前記第１電極を挟んで第２電極とは逆側に配置された第１ホルダ部を有し、この第１ホルダ部の第１電極側の周面が、前記第１電極の被固定部と実質的にクリアランスゼロで嵌合することにより前記第１電極固定手段を構成してい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。
5. 前記第１電極とホルダの一方に凹部が設けられ、他方に前記凹部に嵌合する凸部が設けられ、これら凹部と凸部によって前記被固定部と第１電極固定手段が構成されてい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。
6. 前記第２電極が、環状をなし、
   前記ホルダが、前記第２電極を挟んで第１電極とは逆側に配置された第２ホルダ部を有し、この第２ホルダ部には、前記第２電極を径方向に沿って第１電極の側へ押す押し手段が、周方向に互いに離間して複数設けられ、これら押し手段が、前記第２電極芯出し手段を構成していることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記押し手段が、前記第２ホルダ部にねじ込まれるとともに前記第２電極に突き当てられる第２ネジ部材を含むことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記押し手段が、径方向と交差する方向に変位することにより第２電極を径方向に押すカム部材と、このカム部材を変位させるカム変位部材を含むことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記外側電極の外周または環状をなす内側電極の内周には、温調媒体を通す媒体路を有して拡縮可能なＣ字形状をなす熱伝導性の温調部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のプラズマ処理装置。
10. 前記第１電極が内側電極であり、前記第２電極が外側電極であり、
    前記ホルダには、前記外側電極と内側電極どうし間の環状の空間に連なる処理ガス導入口又は吹出し口が環状に形成され、この口の外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも外側の周縁の径が、外側電極の内径より大径であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のプラズマ処理装置。
11. 前記第１電極が外側電極であり、前記第２電極が内側電極であり、
    前記ホルダには、前記外側電極と内側電極どうし間の環状の空間に連なる処理ガス導入口又は吹出し口が環状に形成され、この口の外側の周縁と内側の周縁のうち少なくとも内側の周縁の径が、内側電極の外径より小径であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のプラズマ処理装置。
12. 前記第１電極に電界印加手段が接続され、前記第２電極が、電気的に接地されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のプラズマ処理装置。
13. 前記内側電極に電界印加手段が接続され、前記外側電極が、電気的に接地されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のプラズマ処理装置。

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