JPWO2019244790A1 - 真空処理装置、支持シャフト - Google Patents

真空処理装置、支持シャフト Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019244790A1
JPWO2019244790A1 JP2020525679A JP2020525679A JPWO2019244790A1 JP WO2019244790 A1 JPWO2019244790 A1 JP WO2019244790A1 JP 2020525679 A JP2020525679 A JP 2020525679A JP 2020525679 A JP2020525679 A JP 2020525679A JP WO2019244790 A1 JPWO2019244790 A1 JP WO2019244790A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
gas flow
shower plate
shaft
support shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020525679A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7121121B2 (ja
Inventor
良明 山本
良明 山本
洋介 神保
洋介 神保
武尚 宮谷
武尚 宮谷
謙次 江藤
謙次 江藤
阿部　洋一
洋一 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Publication of JPWO2019244790A1 publication Critical patent/JPWO2019244790A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7121121B2 publication Critical patent/JP7121121B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本発明の真空処理装置は、プラズマ処理をおこなう真空処理装置であって、チャンバ内において、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持する支持シャフトと、を有する。前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる。

Description

本発明は、真空処理装置、支持シャフトに関し、特に、プラズマによる処理をおこなう際におけるシャワープレートの支持に用いて好適な技術に関する。
本願は、２０１８年６月２０日に日本に出願された特願２０１８−１１７０４３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
成膜プロセスまたはエッチングプロセスで利用される放電方式の１つに、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を用いる方式がある。例えば、この方式を用いたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置では、陰極と陽極とが対向するように配置され、陽極に基板が配置され、陰極に電力が投入される。そして、陰極と陽極との間に容量結合プラズマを発生させて、基板上に膜が形成される。また、陰極としては、基板上に放電ガスを均一に供給するために、多数のガス噴出口が設けられたシャワープレートが用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２００５−３２８０２１号公報
しかしながら、シャワープレートを用いた容量結合方式では、陰極及び陽極が大型になるほど、基板面内における電極間距離（陰極と陽極との間の距離）のばらつきが大きくなる場合がある。これにより、基板上に形成される膜の膜質の基板面内におけるばらつきが大きくなる場合がある。
これを解決するために、シャワープレートの支持をより強固なものにする必要があるが、近年、成膜特性およびパーティクル低減の要請から、チャンバ内におけるニッケル合金系の使用が避けられており、これにともなって、シャワープレートを支持する支持部分における強度の不足が懸念されている。
上記のように、シャワープレートを支持する支持部分における強度を維持するために、支持部分の面積、シャワープレートの面内方向における支持面積を大きくした場合、ガス通路となっている貫通孔を閉塞することになってしまう。
この場合、シャワープレートの支持部分付近で、基板側に供給されるガス流がシャワープレート面内において不均一となる状態が発生することがあり、この部分で、基板上に形成される膜の膜質の基板面内におけるばらつきが大きくなる場合がある。
また、陽極に配置された基板は、良好な膜質を得るため、加熱ヒータ上に配置されている。そのため、シャワープレートは、基板及び加熱ヒータからの受熱により高温になるため、熱膨張および弾性率の低下によりシャワープレートの熱変形を生じ、シャワープレート面内における電極間距離のばらつきが大きくなる場合がある。これにより、基板上に形成される膜の膜質や膜厚分布の基板面内におけるばらつきが大きくなる場合がある。
上記のようなばらつきの発生を防止するためにも、シャワープレートの支持部分の強度向上が望まれている。
さらに、上記の問題は処理する基板の大型化に伴い、シャワープレートも大きくする必要があるため、シャワープレートの支持部分の強度向上が一層必要となっている。
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．陰極と陽極との間の電極間距離のばらつきをより均一にすること。
２．シャワープレート面内においてガス流が不均一となる状態の発生を防止すること。
３．シャワープレートにおける充分な支持強度を維持すること。
４．成膜特性の低下防止を図ること。
５．パーティクル発生増加を防止すること。
本発明の第１態様に係る真空処理装置は、プラズマ処理をおこなう真空処理装置であって、チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持する支持シャフトと、を有し、前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる。これにより、上記課題を解決した。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、前記支持シャフトは、前記凹部に嵌入され、前記支持シャフトにおいて前記凹部の内部となる位置に前記シャフトガス流路が設けられ、前記支持シャフトは、前記第１面の上方に位置し、前記支持シャフトの内部に設けられ、前記シャフトガス流路に連通する流路空間と、前記流路空間に連通して前記支持シャフトの径方向に延在する径方向ガス流路とを有してもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの面内方向における面内密度に関し、前記シャフトガス流路の面内密度は、前記シャワープレートにおいて前記支持シャフトが接続された部分の周囲に形成された前記ガス流路の面内密度と同じであり、前記シャフトガス流路は、前記ガス流路と、同じコンダクタンスを有してもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの厚さ方向における長さに関し、前記シャフトガス流路の長さが、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路の長さと等しくなるように設定されてもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャフトガス流路における径寸法が、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路における径寸法と等しくなるように設定されてもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトの端部が前記シャワープレートの前記凹部内の底部と離間するように、前記支持シャフトが前記凹部に嵌入されてもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトの端部に嵌合されたアダプタを有し、前記シャフトガス流路が、前記アダプタ内に形成されてもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、前記シャワープレートの前記凹部の底部には、前記凹部と前記処理室とを連通させる短ガス流路が形成されており、前記短ガス流路は、前記凹部内に開口を有し、前記アダプタは、前記支持シャフトの軸方向における前記アダプタの端部に設けられた離間距離設定凸部を有し、前記離間距離設定凸部は、前記凹部の前記底部と当接し、前記アダプタを前記凹部の前記底部から離間させ、前記シャフトガス流路と前記短ガス流路の前記開口との間に空間が形成されてもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトは、前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応して前記シャワープレートを傾斜支持可能とする支持角度可変部を有してもよい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持角度可変部が、前記支持シャフトの両端側にそれぞれ設けられる球面ブシュとされてもよい。
本発明の第２態様に係る支持シャフトは、プラズマ処理をおこなう真空処理装置に用いられる支持シャフトであって、前記真空処理装置は、チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、有し、前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、前記支持シャフトは、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持し、前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる。これにより、上記課題を解決した。
本発明の第１態様に係る真空処理装置は、プラズマ処理をおこなう真空処理装置であって、チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持する支持シャフトと、を有し、前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる。
これにより、支持シャフトの太さがガス流路の配置間隔よりも大きい場合でも、支持シャフトがシャワープレートに取り付けられる位置およびその付近の領域において、配置される多数のガス流路におけるコンダクタンスをシャワープレートの面内方向において均一に維持しながらシャワープレートを支持することが可能となる。これにより、支持シャフトの強度を増加することが可能となるため、シャワープレートにおける支持状態が悪化することがなく、基板面内における電極間距離のばらつきをより均一にすることが可能となる。同時に、シャワープレートの面内方向において被処理基板へのガス供給状態を均一に維持することが可能となり、基板の面内方向における成膜特性、特に、膜厚の均一性を向上することが可能となる。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、前記支持シャフトは、前記凹部に嵌入され、前記支持シャフトにおいて前記凹部の内部となる位置に前記シャフトガス流路が設けられ、前記支持シャフトは、前記第１面の上方に位置し、前記支持シャフトの内部に設けられ、前記シャフトガス流路に連通する流路空間と、前記流路空間に連通して前記支持シャフトの径方向に延在する径方向ガス流路とを有する。
これにより、凹部内に嵌入された支持シャフトによりシャワープレートを強固に支持することが可能となる。また、シャフトガス流路を設けたことで、シャワープレートを支持する支持部分におけるコンダクタンスと、支持部分の周囲に設けられたガス流路のコンダクタンスとを均一状態とすることが可能となる。これにより、シャワープレートの面内方向において被処理基板へのガス供給状態を均一に維持することが可能となる。
ここで、径方向ガス流路は、シャフトガス流路および短ガス流路に対して、コンダクタンスに影響を与えない程度の流路幅・形状を有することが好ましい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの面内方向における面内密度に関し、前記シャフトガス流路の面内密度は、前記シャワープレートにおいて前記支持シャフトが接続された部分の周囲に形成された前記ガス流路の面内密度と同じであり、前記シャフトガス流路は、前記ガス流路と、同じコンダクタンスを有する。
これにより、シャフトガス流路におけるコンダクタンスが、シャフトガス流路の周囲に設けられたガス流路のコンダクタンスと同じであるため、支持シャフトの取り付け位置の周囲のガス流路の面内方向での密度と同じ密度を有するようにシャフトガス流路を設けるだけで、シャワープレートの面内方向において被処理基板へのガス供給状態を均一に維持することが可能となる。
ここで、「前記シャフトガス流路の面内密度は、前記シャワープレートにおいて前記支持シャフトが接続された部分の周囲に形成された前記ガス流路の面内密度と同じである」について、以下に説明する。
シャワープレートは、短ガス流路と、長ガス流路とを有する。短ガス流路は、シャフトガス流路を通じてガスが流れる部分に対応する位置に設けられた流路である。長ガス流路は、支持シャフトがシャワープレートに取り付けられた部分の周囲に位置する。シャワープレートの厚さにおける長ガス流路の全長は、シャワープレートの厚さと等しい。短ガス流路及び長ガス流路の各々は、シャワープレートの第２面（被処理基板に対向するシャワープレートの表面）に開口している。
このような構造において、上記「前記シャフトガス流路の面内密度は、前記シャワープレートにおいて前記支持シャフトが接続された部分の周囲に形成された前記ガス流路の面内密度と同じである」は、次の２つの定義を有する。
（１）シャフトガス流路に対応する位置にある複数の短ガス流路が第２面に開口している単位面積当たりの個数が、複数の長ガス流路が第２面に開口している単位面積当たりの個数と等しい。
（２）シャフトガス流路に対応する位置にある複数の短ガス流路が第２面に開口している単位面積当たりの合計の開口面積（開口率）が、複数の長ガス流路が第２面に開口している単位面積当たりの合計の開口面積（開口率）と等しい。
ここで、「シャフトガス流路は、前記ガス流路と同じコンダクタンスを有する」について以下に説明する。
上記のように、シャワープレートは、短ガス流路と長ガス流路とを有する。ここで、シャワープレートの第１面から第２面に向けて流れるガスの流動経路としては、短ガス流路を通る流動経路（Ａ）と、長ガス流路を通る流動経路（Ｂ）とがある。
具体的に、電極フランジとシャワープレートとの間のガスは、支持シャフトに設けられたシャフトガス流路及び短ガス流路を経由して処理室に供給される（流動経路（Ａ））。また、電極フランジとシャワープレートとの間のガスは、長ガス流路を経由して処理室に供給される（流動経路（Ｂ））。
このような経路において、上記「シャフトガス流路は、前記ガス流路と同じコンダクタンスを有する」の定義は、シャフトガス流路の全長および短ガス流路の全長におけるコンダクタンスの和が、長ガス流路のコンダクタンスと等しいことを意味している。
なお、シャフトガス流路および短ガス流路以外にも、コンダクタンスに影響を与えない流路を介して、ガスを処理室に供給可能とすることもできる。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの厚さ方向における長さに関し、前記シャフトガス流路の長さが、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路の長さと等しくなるように設定されている。
これにより、一本のシャフトガス流路におけるコンダクタンスを支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路におけるコンダクタンスと等しく設定することができ、シャワープレートの面内方向において被処理基板へのガス供給状態を均一に設定することが容易になる。
ここで、「シャフトガス流路の長さが、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路の長さと等しくなる」について以下に説明する。
これは、支持シャフトに設けられたシャフトガス流路の長さ、および、短ガス流路（シャフトガス流路からガスが流れる部分に対応する位置においてシャワープレートに設けられた短ガス流路）の長さの和が、支持シャフトの取り付け部分の周囲においてシャワープレートに設けられた長ガス流路の長さと等しいことを意味している。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャフトガス流路における径寸法が、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路における径寸法と等しくなるように設定されている。
これにより、シャフトガス流路のコンダクタンスを、支持シャフトの取り付け部分の周囲においてシャワープレートに設けられたガス流路のコンダクタンスと等しく設定することが容易となる。
ここで、「シャフトガス流路における径寸法が、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路における径寸法と等しくなる」について以下に説明する。
これは、支持シャフトに設けられたシャフトガス流路の全長における径寸法および短ガス流路の全長における径寸法が、支持シャフトの取り付け部分の周囲においてシャワープレートに設けられた長ガス流路における径寸法と等しいことを意味している。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトの端部が前記シャワープレートの前記凹部内の底部と離間するように、前記支持シャフトが前記凹部に嵌入されている。
これにより、支持シャフトを凹部に嵌入する際に、シャフトガス流路と短ガス流路との位置あわせをおこなうことなく、シャフトガス流路と短ガス流路とを連通させることが可能となる。
また、支持シャフトの端部と凹部内の底部との間の空間が、シャフトガス流路および短ガス流路に対して、そのコンダクタンスに影響を与えない程度の形状とされることが好ましい。
さらに、支持シャフトの端部と凹部内の底部との間の離間距離を設定するためには、支持シャフトの端部または凹部内の底部に離間距離設定凸部を設けることができる。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトの端部に嵌合されたアダプタを有し、前記シャフトガス流路が、前記アダプタ内に形成されている。
これにより、アダプタに形成されるシャフトガス流路の形状設定を容易におこなうことが可能となり、コンダクタンスの設定をシャワープレート全体のガス流路に対応して容易におこなうことが可能となる。
また、成膜処理条件を変更する際など、ガス流路のコンダクタンス・面内密度などを変更する際にも、アダプタを交換するだけでコンダクタンス・面内密度を容易に変更することができる。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、前記シャワープレートの前記凹部の底部には、前記凹部と前記処理室とを連通させる短ガス流路が形成されており、前記短ガス流路は、前記凹部内に開口を有し、前記アダプタは、前記支持シャフトの軸方向における前記アダプタの端部に設けられた離間距離設定凸部を有し、前記離間距離設定凸部は、前記凹部の前記底部と当接し、前記アダプタを前記凹部の前記底部から離間させ、前記シャフトガス流路と前記短ガス流路の前記開口との間に空間が形成されている。
これにより、凸部（離間距離設定凸部）が凹部内の底部に当接することで、支持シャフトの端部（アダプタの端部）と凹部内の底部との間の離間距離を設定することが可能となる。これにより、支持シャフトの端部（アダプタの端部）と凹部内の底部との間の空間を、シャフトガス流路および短ガス流路のコンダクタンスに影響を与えない程度の形状となるように容易に設定することができる。
さらに、離間距離設定凸部は、支持シャフトの端部と凹部内の底部との間の離間距離を設定するために、支持シャフトの端部または凹部内の底部に設けられることが好ましい。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持シャフトは、前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応して前記シャワープレートを傾斜支持可能とする支持角度可変部を有する。
これにより、シャワープレートの昇降温時に熱変形が生じた場合でも、シャワープレートの第２面において発生するガス流に対して影響を与えることなく、シャワープレートを強固に支持することが可能となる。これにより、シャワープレートにおける厚さ方向の変更を防止して、電極間距離のばらつきをより均一にすることが可能となる。
本発明の第１態様に係る真空処理装置においては、前記支持角度可変部が、前記支持シャフトの両端側にそれぞれ設けられる球面ブシュとされている。
これにより、シャワープレートの支持と熱変形防止とを同時におこなうことができる。
本発明の第２態様に係る支持シャフトは、プラズマ処理をおこなう真空処理装置に用いられる支持シャフトであって、前記真空処理装置は、チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、有し、前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、前記支持シャフトは、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持し、前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる。
これにより、支持シャフトの強度を所定値とするために、支持シャフトの太さがガス流路の配置間隔よりも大きく設定する必要がある場合でも、支持シャフトがシャワープレートに取り付けられる位置およびその付近の領域において、配置される多数のガス流路におけるコンダクタンスをシャワープレートの面内方向において均一に維持しながらシャワープレートを支持することが可能となる。これにより、支持シャフトの強度を増加することが可能となるため、シャワープレートにおける支持状態が悪化することがなく、基板面内における電極間距離のばらつきをより均一にすることが可能となる。同時に、シャワープレートの面内方向において被処理基板へのガス供給状態を均一に維持することが可能となり、基板の面内方向における成膜特性、特に、膜厚の均一性を向上することが可能となる。
本発明によれば、電極間距離のばらつきをより均一にし、シャワープレート面内においてガス流が不均一となる状態の発生を防止し、シャワープレートにおける充分な支持強度を維持し、成膜特性の低下防止を図り、パーティクル発生増加を防止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。
本発明の第１実施形態に係る真空処理装置を示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置におけるシャワープレートを示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す底面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す底面図である。 本発明の第２実施形態に係る真空処理装置における支持シャフトを示す拡大断面図である。 本発明に係る実施例を示す図である。 本発明に係る実施例を示す図である。 本発明に係る実施例を示す図である。 本発明に係る実施例を示す図である。 本発明に係る実施例を示す図である。
以下、本発明の第１実施形態に係る真空処理装置、支持シャフトを、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る真空処理装置を示す模式断面図である。図２は、本実施形態に係る真空処理装置におけるシャワープレートを示す上面図である。図１において、符号１００は、真空処理装置である。
また、本実施形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置を説明する。
本実施形態に係る真空処理装置１００は、プラズマＣＶＤ法による成膜をおこなう装置であり、図１に示すように、反応室である成膜空間１０１ａを有する処理室１０１を有する。処理室１０１は、真空チャンバ１０２（チャンバ）と、真空チャンバ１０２内に配置された電極フランジ１０４と、真空チャンバ１０２および電極フランジ１０４に挟持された絶縁フランジ１０３とから構成されている。
真空チャンバ１０２の底部１０２ａ（内底面）には、開口部が形成されている。この開口部には支柱１４５が挿通され、支柱１４５は真空チャンバ１０２の下部に配置されている。支柱１４５の先端（真空チャンバ１０２内）には、板状の支持部１４１が接続されている。また、真空チャンバ１０２には、排気管を介して真空ポンプ（排気装置）１４８が設けられている。真空ポンプ１４８は、真空チャンバ１０２内が真空状態となるように減圧する。
また、支柱１４５は、真空チャンバ１０２の外部に設けられた昇降機構（不図示）に接続されており、基板Ｓの鉛直方向において上下に移動可能である。
電極フランジ１０４は、上壁１０４ａと周壁１０４ｂとを有する。電極フランジ１０４は、電極フランジ１０４の開口部が基板Ｓの鉛直方向において下方に位置するように配置されている。また、電極フランジ１０４の開口部には、シャワープレート１０５が取り付けられている。これにより、電極フランジ１０４とシャワープレート１０５との間にガス導入空間１０１ｂが形成されている。また、電極フランジ１０４の上壁１０４ａは、シャワープレート１０５に対向している。上壁１０４ａには、ガス導入口を介してガス供給装置１４２が接続されている。
ガス導入空間１０１ｂは、プロセスガスが導入される空間として機能している。シャワープレート１０５は、電極フランジ１０４に対向する第１面１０５Ｆと、第１面１０５Ｆとは反対側の第２面１０５Ｓとを有する。第２面１０５Ｓは、処理室１０１に面しており、支持部１４１に対向している。すなわち、ガス導入空間１０１ｂは、第１面１０５Ｆと電極フランジ１０４との間の空間である。第２面１０５Ｓと支持部１４１との間の空間は、成膜空間１０１ａの一部を形成する。
電極フランジ１０４とシャワープレート１０５は、それぞれ導電材で構成されている。
具体的には、アルミニウムとすることができる。
電極フランジ１０４の周囲には、電極フランジ１０４を覆うようにシールドカバーが設けられている。シールドカバーは、電極フランジ１０４と非接触であり、かつ、真空チャンバ１０２の周縁部に連設するように配置されている。また、電極フランジ１０４には、真空チャンバ１０２の外部に設けられたＲＦ電源（高周波電源）１４７がマッチングボックスを介して接続されている。マッチングボックスは、シールドカバーに取り付けられており、真空チャンバ１０２にシールドカバーを介して接地されている。
電極フランジ１０４およびシャワープレート１０５はカソード電極として構成されている。シャワープレート１０５には、複数のガス噴出口となる流路（ガス流路）が形成されている。流路は、シャワープレート１０５の厚さ方向に延びており、ガス導入空間１０１ｂから成膜空間１０１ａに向けてプロセスガスを導入する。シャワープレート１０５に設けられた流路は、シャワープレート１０５の厚さに等しい長さを有するガス流路１０５ａ（長ガス流路）と、ガス流路１０５ａよりも短い短ガス流路１０５ｂとを有する。後述するように、短ガス流路１０５ｂは、シャフト取付凹部１０５ｃの底面（底部）１１５ｃに形成されており、シャフト取付凹部１０５ｃの内部に開口している。ガス導入空間１０１ｂ内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口となる上記の複数の流路（ガス流路１０５ａ、短ガス流路１０５ｂ）から真空チャンバ１０２内の成膜空間１０１ａに噴出される。
ガス流路１０５ａは、互いの離間距離がほぼ均一に設定され、つまり、ガス流路１０５ａはシャワープレート１０５にほぼ均一な密度となるようにシャワープレート１０５の厚さ方向全長を貫通している。
ガス流路１０５ａは、シャワープレート１０５の厚さ方向に延在するように設けられ、そのシャワープレート１０５の厚さ方向全長で略均一な径方向寸法を有するように形成されている。ガス流路１０５ａは、プロセスガスの噴出状態を設定するために、そのコンダクタンスを所定値に設定する必要がある場合には、ガス流路１０５ａの構造は、限定されない。
同時に、ＲＦ電源１４７から電力供給された電極フランジ１０４およびシャワープレート１０５がカソード電極となり、成膜空間１０１ａにプラズマが発生して成膜等の処理がおこなわれる。
シャワープレート１０５は、図２に示すように、略棒状の固定シャフト（支持シャフト）１１０，複数の変形シャフト（支持シャフト）１２０によって電極フランジ１０４から吊り下げられて支持されている。具体的に、固定シャフト１１０及び変形シャフト１２０は、シャワープレート１０５の第１面１０５Ｆに接続されている。
また、シャワープレート１０５周縁部外側位置には、このシャワープレート１０５縁部と離間するように絶縁シールド１０６が周設されている。絶縁シールド１０６は、電極フランジ１０４（１０４ｂ）に取り付けられている。
シャワープレート１０５周縁部上側には、スライドシール部材１０９が周設されて、このスライドシール部材１０９によりシャワープレート１０５縁部が電極フランジ１０４に吊り下げられて支持されている。
スライドシール部材１０９は、図１，図２に示すように、シャワープレート１０５の昇降温時に生じる熱変形に対応してスライド可能とされ、シャワープレート１０５周縁部を電極フランジ１０４に電気的に接続している。
固定シャフト（支持シャフト）１１０は、シャワープレート１０５を平面視した中央位置に固着して取り付けられる。変形シャフト１２０（支持シャフト）は、固定シャフト（支持シャフト）１１０を中心とした矩形の頂点および四辺の中点に配置される。
変形シャフト１２０（支持シャフト）は、固定シャフト（支持シャフト）１１０と異なる。変形シャフト１２０は、シャワープレート１０５の熱伸びに対応して、その下端に設けられた球面ブシュによってシャワープレート１０５に接続されており、水平方向におけるシャワープレート１０５の変形に対応して支持可能とされている。
図３は、本実施形態における支持シャフトを示す断面図である。図４は、本実施形態における支持シャフトの下端部を示す拡大断面図である。図５は、本実施形態における支持シャフトの下端部を下側から見た底面図である。
まず、固定シャフト（支持シャフト）１１０について説明する。
本実施形態に係る支持シャフト１１０は、図３〜図５に示すように、電極フランジ１０４を貫通して、その上端１１１が電極フランジ１０４に支持されるとともに、その下端１１２がシャワープレート１０５に接続されている。
支持シャフト１１０は、図３〜図５に示すように、断面円形の棒状とされ、軸線方向において、電極フランジ１０４とシャワープレート１０５との離間距離よりも大きな寸法を有する。
固定シャフト（支持シャフト）１１０の上端１１１には、図３〜図５に示すように、その外周位置に、固定シャフト（支持シャフト）１１０およびシャワープレート１０５の重量を支持する上支持部材１１１ａが拡径状態に周設される。
上支持部材１１１ａは、固定シャフト（支持シャフト）１１０よりも拡径された状態とされ、電極フランジ１０４に形成された貫通孔１０４ｃを塞ぐように載置されることで、固定シャフト（支持シャフト）１１０を支持可能とされる。
固定シャフト（支持シャフト）１１０の下端１１２は、図３〜図５に示すように、シャワープレート１０５の第１面１０５Ｆに設けられたシャフト取付凹部（凹部）１０５ｃに嵌入されている。
シャフト取付凹部１０５ｃの底面（底部）１１５ｃには、ガス流路１０５ａと略同一径寸法とされて、かつ、ガス流路１０５ａと略同一面内密度とされた短ガス流路１０５ｂが形成されている。
短ガス流路１０５ｂは、シャワープレート１０５におけるシャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃ側と支持部（ヒータ）１４１側とに開口するように、これらをシャワープレート１０５におけるシャフト取付凹部１０５ｃの厚さ方向に貫通している。
固定シャフト（支持シャフト）１１０の下端１１２の外周面１１２ａには雄ネジ部が螺設されて、内側面１０５ｄに雌ネジ部の螺接されたシャフト取付凹部１０５ｃと螺合されることで、シャワープレート１０５と固定接続されている。
固定シャフト（支持シャフト）１１０の下端１１２には、図３〜図５に示すように、その端面１１２ｂの中央位置に、軸方向に延在するアダプタ取付凹部１１３が形成されて有底円筒状となっている。アダプタ取付凹部１１３内には、アダプタ１３０が嵌入配置されている。
このため、固定シャフト（支持シャフト）１１０の端面１１２ｂは、アダプタ取付凹部１１３の周囲が有底円筒状に形成されており、端面１１２ｂの底面１１５ｃ側には、この端面１１２ｂと底面１１５ｃとに接触するリング状のガスケット１１２ｄが設けられる。
ガスケット１１２ｄは、例えば、金属製とされて、端面１１２ｂと底面１１５ｃとに圧着されて変形することで、これらの間を密閉可能とされている。
ガスケット１１２ｄは、シャフト取付凹部１０５ｃへ挿入容易とするために、端面１１２ｂ側に比べて、底面１１５ｃ側が縮径するように設定されている。
また、ガスケット１１２ｄの高さ方向寸法は、端面１１２ｂと底面１１５ｃとに挟持されていない状態で、端面１１２ｂと底面１１５ｃとの離間距離よりも大きくなるように設定されている。
なお、ガスケット１１２ｄは、密閉可能でかつ、温度耐性があれば、この構成に限られるものではなく、他の構成とすることも可能とである。
アダプタ取付凹部１１３は、支持シャフト１１０の下端１１２において、端面１１２ｂの大半を占める開口を有しており、この開口から略同一径寸法として支持シャフト１１０の軸線方向に所定長さとなるように上側に向けて形成されている。
アダプタ取付凹部１１３の内周面１１３ａには雌ネジ部が螺接され、アダプタ１３０の外周面１３１に螺接された雄ネジ部と螺合可能とされている。
アダプタ取付凹部１１３の上側、つまり、支持シャフト１１０の上端１１１側は、支持シャフト１１０の軸線方向における所定位置には上端面１１３ｂが形成されている。上端面１１３ｂの周囲には、後述する径方向ガス流路１１４が支持シャフト１１０の径方向に複数の貫通孔として形成され外側まで貫通している。
アダプタ１３０は、図３〜図５に示すように、略円柱状とされており、支持シャフト１１０の上端１１１側となる上端面１３３が、アダプタ取付凹部１１３の上端面１１３ｂと離間するようにアダプタ取付凹部１１３内に位置している。
アダプタ１３０の上端面１３３とアダプタ取付凹部１１３の上端面１１３ｂとの間には、ガス流路空間１１６が形成される。
また、アダプタ１３０は、支持シャフト１１０の下端１１２側となる下端面１３２には、支持シャフト１１０の軸線方向に突出するように離間距離設定凸部１３４が設けられている。離間距離設定凸部１３４がシャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃ（短ガス流路１０５ｂの開口が形成されている面）と当接することで、シャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃと下端面１３２とが離間するようになっている。
この離間距離設定凸部１３４によって、アダプタ１３０の下端面１３２とシャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃとの間には、ガス流路空間１１５が形成される。
なお、離間距離設定凸部１３４は、シャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃ側に設けられることもできる。
さらに、離間距離設定凸部１３４として、アダプタ１３０の下端面１３２、あるいは、シャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃに対して、図示した離間距離設定凸部１３４とは別部材とされてもよい。この場合、離間距離設定凸部１３４と同等の高さ寸法を有するリング、あるいは、ブロック等をシャフト取付凹部１０５ｃの底面１１５ｃに載置する構成を採用することもできる。
離間距離設定凸部１３４は、図３〜図５に示すように、支持シャフト１１０の軸線位置に対応するアダプタ１３０の下端面１３２における中心に対して対称位置となるように例えば２箇所設けられている。２つの離間距離設定凸部１３４は、同一寸法を有するように、下端面１３２から支持シャフト１１０の軸線方向下向きに突出するように形成されている。
略円柱状のアダプタ１３０には、上端面１３３と下端面１３２とを貫通するように、複数のシャフトガス流路１３５，１３５が形成されている。
シャフトガス流路１３５は、支持シャフト１１０（固定シャフト及び変形シャフト）がシャワープレート１０５に接続された部分（シャフト取付凹部１０５ｃ）において、コンダクタンスがシャワープレートの面内方向で変化しないように支持シャフト１１０の軸方向に延在する。シャフトガス流路１３５は、支持シャフト１１０においてシャフト取付凹部１０５ｃの内部となる位置に設けられている。支持シャフト１１０は、ガス流路空間１１６（流路空間）と、径方向ガス流路１１４とを有する。ガス流路空間１１６は、第１面１０５Ｆの上方に位置し、支持シャフト１１０の内部に設けられ、シャフトガス流路１３５に連通する。径方向ガス流路１１４は、ガス流路空間１１６に連通して支持シャフト１１０の径方向に延在する。
シャフトガス流路１３５は、アダプタ１３０の軸方向全長にわたって略同一径寸法とされており、かつ、ガス流路１０５ａおよび短ガス流路１０５ｂと略同一断面形状となるように形成されている。
アダプタ１３０の下端面１３２には、離間距離設定凸部１３４およびシャフトガス流路１３５と離間する位置に、凹部１３６が設けられている。凹部１３６は、アダプタ１３０を支持シャフト１１０のアダプタ取付凹部１１３内に螺着する際に、アダプタ１３０を支持シャフト１１０に対して回動する工具を挿入する嵌合部として利用することができるようになっている。
本実施形態における支持シャフト１１０によってシャワープレート１０５が支持された構成では、図３〜図５に示すように、ガス導入空間１０１ｂに導入されたプロセスガスが、シャワープレート１０５を通じて、成膜空間１０１ａに供給される。このとき、ガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際のガス流路１０５ａの第１コンダクタンスと、支持シャフト１１０及び短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際の流路の第２コンダクタンスとが略同一となるように、シャワープレート１０５（ガス流路１０５ａ、短ガス流路１０５ｂ、シャフト取付凹部１０５ｃ）及び支持シャフト１１０の形状及び構造が設定されている。
ここで、第２コンダクタンスは、径方向ガス流路１１４、ガス流路空間１１６、シャフトガス流路１３５、ガス流路空間１１５、及び短ガス流路１０５ｂを通じて、プロセスガスがガス導入空間１０１ｂから成膜空間１０１ａに流れる際の流路のコンダクタンスである。第２コンダクタンスは、支持シャフト１１０の下端１１２付近における構造によって得られるコンダクタンスである。
ここで、径方向ガス流路１１４、ガス流路空間１１６、ガス流路空間１１５は、いずれも成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスに対するコンダクタンスが、無視しうるようにその形状が設定されている。具体的には、プロセスガスに対する流体抵抗がシャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂに対して無視しうるほど小さくなる程度に、その流路断面が大きくなるように形成されていることができる。
また、シャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂのコンダクタンスと、支持シャフト１１０とシャワープレート１０５との接続部分以外におけるガス流路１０５ａのコンダクタンスとが、略同一の値となるように、支持シャフト１１０では、シャフトガス流路１３５の形状が設定されており、シャワープレート１０５では、短ガス流路１０５ｂの形状が設定されている。
具体的には、シャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂの流路断面形状は、ガス流路１０５ａの流路断面形状と等しくなるように設定される。また、シャフトガス流路１３５の流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定されている。
これにより、次の２つの流動経路を流れるプロセスガスは、シャワープレート１０５の面内方向で均一に噴出することになる。
（流動経路１）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、径方向ガス流路１１４からガス流路空間１１６に流れ、アダプタ１３０内のシャフトガス流路１３５、シャフト取付凹部１０５ｃ内のガス流路空間１１５、シャワープレート１０５における短ガス流路１０５ｂを流れ、短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスの流動経路。
（流動経路２）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、シャワープレート１０５のガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内に直接噴出するプロセスガスの流動経路。
なお、シャフトガス流路１３５の流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定される。これにより、アダプタ１３０の上端面１３３は、シャワープレート１０５のガス導入空間１０１ｂ表面から、ガス流路空間１１５の高さ寸法と同じ寸法だけ突出するように設定することができる。
流路方向長さを調整する具体的な手法としては、アダプタ１３０の下端面１３２に設けた離間距離設定凸部１３４の高さ寸法、つまり、支持シャフト１１０の軸方向寸法を設定することで、アダプタ１３０の上端面１３３の高さ寸法（シャワープレート１０５厚さ方向寸法）を設定する手法を採用することができる。
また、この際、アダプタ取付凹部１１３とアダプタ１３０とのネジ部における回転角度、および、シャフト取付凹部１０５ｃと下端１１２とのネジ部における回転角度を、互いに調整することで、アダプタ取付凹部１１３へのアダプタ１３０嵌入配置、および、シャフト取付凹部１０５ｃへの下端１１２の嵌入配置を設定することが可能となる。
次に、変形シャフト（支持シャフト）１２０について説明する。
図６は、本実施形態における支持シャフトを示す断面図である。図７は、本実施形態における支持シャフトの下端部を示す拡大断面図である。
本実施形態に係る変形シャフト（支持シャフト）１２０は、図５〜図７に示すように、電極フランジ１０４を貫通して、その上端１２１が電極フランジ１０４に支持されるとともに、その下端１２２がシャワープレート１０５に接続されている。
支持シャフト１２０は、図５〜図７に示すように、断面円形の棒状とされてその両端側（上端領域、下端領域）には、それぞれ支持角度可変部となる上球面ブシュ部１２７および下球面ブシュ部１２８を有している。
支持シャフト１２０は、電極フランジ１０４とシャワープレート１０５との離間距離よりも大きな軸線方向寸法を有する。
変形シャフト（支持シャフト）１２０の上端１２１には、図５〜図７に示すように、その外周位置に、変形シャフト（支持シャフト）１２０およびシャワープレート１０５の重量を支持する上支持部材１２１ａが拡径状態に周設される。
上支持部材１２１ａは、上球面ブシュ部１２７とされて、変形シャフト（支持シャフト）１２０の中間部分であるシャフト部１２０ａよりも拡径された状態とされ、電極フランジ１０４に形成された貫通孔１０４ｃを塞ぐように載置されることで、固定シャフト（支持シャフト）１１０を支持可能とされる。
また、変形シャフト（支持シャフト）１２０の上端１２１には、その外周面として球面１２７ａが下凸形状に所定の軸方向寸法として形成される。
球面１２７ａは、変形シャフト（支持シャフト）１２０の中間部分であるシャフト部１２０ａに対して、軸線方向下向きに拡径した状態とされており、上支持部材１２１ａの軸中心側には、この球面１２７ａに対応して摺動可能とする球面１２１ｇが下凹形状に形成されている。
球面１２１ｇにおける支持シャフト１２０の軸線側つまりシャフト部１２０ａ径方向中心側は、その輪郭の径寸法が球面１２７ａの径寸法よりも大きくなるように設定されており、これにより、球面１２１ｇに対して球面１２７ａが、球面１２１ｇに沿って摺動可能となっている。
また、上支持部材１２１ａが電極フランジ１０４に対して固定されるのに対し、上支持部材１２１ａに対して、支持シャフト１２０の中間部分であるシャフト部１２０ａが、球面１２１ｇおよび球面１２７ａの中心点を中心として、揺動可能な上球面ブシュ部１２７を形成している。
変形シャフト（支持シャフト）１２０の下端１２２は、図５〜図７に示すように、シャワープレート１０５に設けられたシャフト取付凹部１０５ｃに嵌入されている。
変形シャフト（支持シャフト）１２０の下端１２２は、固定シャフト（支持シャフト）１１０の下端１１２と同一形状とされており、いずれも同一形状とされたシャフト取付凹部１０５ｃに嵌入される。
シャフト取付凹部１０５ｃの底面（底部）１２５ｃには、ガス流路１０５ａと略同一径寸法とされて、かつ、ガス流路１０５ａと略同一面内密度とされた短ガス流路１０５ｂが形成されている。
短ガス流路１０５ｂは、シャワープレート１０５におけるシャフト取付凹部１０５ｃの底面１２５ｃ側と支持部（ヒータ）１４１側とに開口するように、これらをシャワープレート１０５におけるシャフト取付凹部１０５ｃの厚さ方向に貫通している。
変形シャフト（支持シャフト）１２０の下端１２２の外周面１２２ａには雄ネジ部が螺設されて、内側面１０５ｄに雌ネジ部の螺接されたシャフト取付凹部１０５ｃと螺合されることで、シャワープレート１０５と固定接続されている。
変形シャフト（支持シャフト）１２０の下端１２２には、図５〜図７に示すように、その端面１２２ｂの中央位置に、軸方向に延在するアダプタ取付凹部１２３が形成されて有底円筒状となっている。アダプタ取付凹部１２３内には、アダプタ１３０が嵌入配置されている。
アダプタ取付凹部１２３は、支持シャフト１２０の下端１２２において、端面１２２ｂの大半を占める開口を有しており、この開口から略同一径寸法として支持シャフト１２０の軸線方向に所定長さとなるように上側に向けて形成されている。
アダプタ取付凹部１２３の内周面１２３ａには雌ネジ部が螺接され、アダプタ１３０の外周面１３１に螺接された雄ネジ部と螺合可能とされている。
アダプタ取付凹部１２３の上側、つまり、支持シャフト１２０の上端１２１側は、下球面ブシュ部１２８に貫通している。
下球面ブシュ部１２８は、変形シャフト（支持シャフト）１２０の中間部分であるシャフト部１２０ａの下側で、雄ネジ部が螺設され外周面１２２ａよりも上側に位置し、シャフト部１２０ａよりも拡径された状態とされている。
下球面ブシュ部１２８は、シャワープレート１０５に取り付けられた下端１２２に対して、シャフト部１２０ａが軸方向に回動可能として接続される。
下球面ブシュ部１２８としては、シャフト部１２０ａの下端１２２側となる位置に、シャフト部１２０ａの下端１２２側が拡径する外周形状として球面１２２ｇが上凸形状に形成されている。
球面１２２ｇは、シャフト部１２０ａの上端１２１側よりも下端１２２側の径寸法が大きくなるよう軸線方向に拡径した球面状として形成される。
球面１２２ｇの径方向外側位置には、この球面１２２ｇに摺動可能として対応する球面１２８ａを有する下球面ブシュケース部１２８ｂが、球面１２２ｇの周囲を取り囲むように設けられている。
球面１２８ａは、上凹形状に形成されている。
球面１２２ｇにおける支持シャフト１２０の軸線側つまり中心側は、その輪郭の径寸法が球面１２８ａの径寸法よりも大きくなるように設定されており、これにより、球面１２２ｇに対して球面１２８ａが、球面１２２ｇに沿って摺動可能となっている。
下球面ブシュケース部１２８ｂは、接続部１２８ｃを介して、シャフト取付凹部１０５ｃに嵌入された下端１２２と一体となるように固定されている。
接続部１２８ｃは、下端１２２においてアダプタ取付凹部１２３の上端位置に下端１２２よりも拡径した状態のフランジ状に取り付けられ、その上側外周部分が下球面ブシュケース部１２８ｂに接続されている。
また、下球面ブシュケース部１２８ｂと接続部１２８ｃとに対して、支持シャフト１２０の中間部分であるシャフト部１２０ａが、球面１２２ｇおよび球面１２８ａの中心点を中心として、揺動可能な下球面ブシュ部１２８を形成している。
球面１２２ｇにおける支持シャフト１２０の軸線側つまりシャフト部１２０ａ径方向中心側は、その輪郭の径寸法が球面１２８ａの径寸法よりも大きくなるように設定されている。これにより、球面１２２ｇに対して球面１２８ａが、球面１２２ｇに沿って摺動可能となっている。
支持シャフト１２０において、球面１２８ａの下端位置には、シャフト部１２０ａの軸方向内側として下端面１２３ｂが形成されている。下端面１２３ｂは、アダプタ取付凹部１２３側の、後述するガス流路空間１２６内に露出している。
アダプタ取付凹部１２３の上端となるガス流路空間１２６周囲には、径方向ガス流路１２４が支持シャフト１２０の径方向に複数の貫通孔として形成され下球面ブシュケース部１２８ｂと接続部１２８ｃとの外側まで貫通している。
アダプタ１３０は、図５〜図７に示すように、固定シャフト（支持シャフト）１１０に嵌入されたアダプタと同一形状を有する。支持シャフト１２０の上端１２１側となる上端面１３３が、シャフト部１２０ａの下端面１２３ｂと離間するようにアダプタ取付凹部１２３内に位置している。
アダプタ１３０の上端面１３３とシャフト部１２０ａの下端面１２３ｂとの間には、ガス流路空間１２６が形成される。
ガス流路空間１２６は、後述するように、プロセスガスの流路となっているが、下球面ブシュケース部１２８ｂに対してシャフト部１２０ａの軸線が鉛直軸まわりに傾斜回転した場合に、シャフト部１２０ａの下端面１２３ｂがアダプタ１３０の上端面１３３等に当接しないように、摺動緩衝空間としても形成されている。
また、アダプタ１３０は、支持シャフト１２０の下端１２２側となる下端面１３２には、支持シャフト１２０の軸線方向に突出するように離間距離設定凸部１３４が設けられている。離間距離設定凸部１３４がシャフト取付凹部１０５ｃの底面１２５ｃと当接することで、シャフト取付凹部１０５ｃの底面１２５ｃと下端面１３２とが離間するようになっている。
この離間距離設定凸部１３４によって、アダプタ１３０の下端面１３２とシャフト取付凹部１０５ｃの底面１２５ｃとの間には、ガス流路空間１２５が形成される。
離間距離設定凸部１３４は、図５〜図７に示すように、支持シャフト１２０の軸線位置に対応するアダプタ１３０の下端面１３２における中心に対して、対称位置となるように例えば２箇所設けられており、これらがいずれも同一寸法として下端面１３２から支持シャフト１２０の軸線方向下向きに突出するように形成されている。
略円柱状のアダプタ１３０には、上端面１３３と下端面１３２とを貫通するように、複数のシャフトガス流路１３５が形成されている。
複数のシャフトガス流路１３５は、アダプタ１３０の軸方向に平行状態に設けられ、また、アダプタ１３０の軸方向全長にわたって略同一径寸法とされており、かつ、ガス流路１０５ａおよび短ガス流路１０５ｂと略同一断面形状となるように形成されている。
アダプタ１３０の下端面１３２には、離間距離設定凸部１３４およびシャフトガス流路１３５と離間する位置に、凹部１３６が設けられている。凹部１３６は、アダプタ１３０を支持シャフト１１０のアダプタ取付凹部１１３内に螺着する際に、アダプタ１３０を支持シャフト１２０に対して回動する工具を挿入する嵌合部として利用することができるようになっている。
本実施形態における支持シャフト１２０によってシャワープレート１０５が支持された構成では、図５〜図７に示すように、ガス導入空間１０１ｂに導入されたプロセスガスが、シャワープレート１０５を通じて、成膜空間１０１ａに供給される。このとき、ガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際のガス流路１０５ａの第１コンダクタンスと、支持シャフト１２０及び短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際の流路の第２コンダクタンスとが略同一となるように、シャワープレート１０５（ガス流路１０５ａ、短ガス流路１０５ｂ、シャフト取付凹部１０５ｃ）及び支持シャフト１２０の形状及び構造が設定されている。
ここで、第２コンダクタンスは、径方向ガス流路１２４、ガス流路空間１２６、シャフトガス流路１３５、ガス流路空間１２５、及び短ガス流路１０５ｂを通じて、プロセスガスがガス導入空間１０１ｂから成膜空間１０１ａに流れる際の流路のコンダクタンスである。第２コンダクタンスは、支持シャフト１２０の下端１２２側に位置する下球面ブシュ部１２８の下側における構造によって得られるコンダクタンスである。
ここで、径方向ガス流路１２４、ガス流路空間１２６、ガス流路空間１２５は、いずれも成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスに対するコンダクタンスが、無視しうるようにその形状が設定されている。具体的には、プロセスガスに対する流体抵抗がシャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂに対して無視しうるほど小さくなる程度に、その流路断面が大きくなるように形成されていることができる。
また、シャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂのコンダクタンスと、支持シャフト１２０とシャワープレート１０５との接続部分以外におけるガス流路１０５ａのコンダクタンスとが、略同一の値となるように、支持シャフト１２０では、シャフトガス流路１３５の形状が設定されており、シャワープレート１０５では、短ガス流路１０５ｂの形状が設定されている。
具体的には、シャフトガス流路１３５および短ガス流路１０５ｂの流路断面形状は、ガス流路１０５ａの流路断面形状と等しくなるように設定される。また、シャフトガス流路１３５の流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定されている。
これにより、次の２つの流動経路を流れるプロセスガスは、シャワープレート１０５の面内方向で均一に噴出することになる。
（流動経路３）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、径方向ガス流路１２４から下球面ブシュ部１２８内のガス流路空間１２６に流れ、アダプタ１３０内のシャフトガス流路１３５、シャフト取付凹部１０５ｃ内のガス流路空間１２５、シャワープレート１０５における短ガス流路１０５ｂを流れ、短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスの流動経路。
（流動経路４）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、シャワープレート１０５のガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内に直接噴出するプロセスガスの流動経路。
なお、シャフトガス流路１３５の流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定される。これにより、アダプタ１３０の上端面１３３は、シャワープレート１０５のガス導入空間１０１ｂ表面から、ガス流路空間１１５の高さ寸法と同じ寸法だけ突出するように設定することができる。
流路方向長さを調整する具体的な手法としては、アダプタ１３０の下端面１３２に設けた離間距離設定凸部１３４の高さ寸法、つまり、支持シャフト１１０の軸方向寸法を設定することで、アダプタ１３０の上端面１３３の高さ寸法（シャワープレート１０５厚さ方向寸法）を設定することができる。
また、この際、アダプタ取付凹部１２３とアダプタ１３０とのネジ部における回転角度、および、シャフト取付凹部１０５ｃと下端１２２とのネジ部における回転角度を、互いに調整することで、アダプタ取付凹部１２３へのアダプタ１３０嵌入配置、および、シャフト取付凹部１０５ｃへの下端１２２嵌入配置を設定することが可能となる。
次に、真空処理装置１００を用いて基板Ｓの処理面に膜を形成する場合の作用について説明する。
まず、真空ポンプ１４８を用いて真空チャンバ１０２内を減圧する。真空チャンバ１０２内が真空に維持された状態で、真空チャンバ１０２の外部から成膜空間１０１ａに向けて基板Ｓが搬入される。基板Ｓは、支持部（ヒータ）１４１上に載置される。支柱１４５が上方へ押し上げられ、ヒータ１４１上に載置された基板Ｓ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１０５と基板Ｓとの間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。
その後、プロセスガス供給装置１４２（ガス供給装置）からガス導入管およびガス導入口を介してガス導入空間１０１ｂにプロセスガスが導入される。そして、シャワープレート１０５のガス噴出口となるガス流路１０５ａと、支持シャフト１１０および支持シャフト１２０に対応する短ガス流路１０５ｂとから、成膜空間１０１ａ内にプロセスガスがシャワープレート１０５の面内方向に均一な状態で噴出される。
次に、ＲＦ電源１４７を起動して電極フランジ１０４に高周波電力を印加する。
すると、電極フランジ１０４の表面からシャワープレート１０５の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート１０５とヒータ１４１との間に放電が生じる。そして、シャワープレート１０５と基板Ｓの処理面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Ｓの処理面で気相成長反応が生じ、薄膜が処理面上に成膜される。
真空処理装置１００において上述した処理が行われる時には、シャワープレート１０５が熱伸び（熱変形）してしまうが、固定シャフト（支持シャフト）１１０によって、シャワープレート１０５中央位置を固定支持するとともに、この固定シャフト（支持シャフト）１１０に対して縁部側に位置する変形シャフト（支持シャフト）１２０を支持する上球面ブシュ部１２７と下球面ブシュ部１２８とによって熱伸びしたシャワープレート１０５の支持状態およびシール状態が維持される。固定シャフト１１０及び変形シャフト１２０により、シャワープレート１０５と支持部（ヒータ）との間で、電極間距離の面内ばらつきが発生することを低減することが可能となる。
これにより、基板Ｓへの成膜における膜厚などの成膜特性において、面内ばらつきが発生することを防止できる。
このとき、シャワープレート１０５の熱伸びにより、無理矢理に変形させる部品がないため、部品の寿命を延ばすことが可能となる。
同時に、ガス導入空間１０１ｂからガス噴出口となるガス流路１０５ａおよび短ガス流路１０５ｂ以外のガス流路を通って成膜空間１０１ａへ漏出してしまうことを低減することができる。
以下、本発明に係る真空処理装置、支持シャフトの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態における固定支持シャフトの下端部を示す拡大断面図である。図９は、本実施形態における支持シャフトの下端部を下側から見た底面図である。図１０は、本実施形態における変形支持シャフトの下端部を示す拡大断面図である。
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、シャフトガス流路に関する点であり、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。
本実施形態では、固定シャフト（支持シャフト）１１０におけるシャフトガス流路の形状として、１本のシャフトガス流路１３５Ａのみがアダプタ１３０に形成された形状が採用されている。シャフトガス流路１３５Ａの断面形状は、ガス流路１０５ａと同じ断面形状ではなく、ガス流路１０５ａよりも大きな断面形状（大きな径）を有するように設定されている。
本実施形態の固定シャフト（支持シャフト）１１０によってシャワープレート１０５が支持された構成においても、図８，図９に示すように、ガス導入空間１０１ｂに導入されたプロセスガスが、シャワープレート１０５を通じて、成膜空間１０１ａに供給される。このとき、ガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際のガス流路１０５ａの第１コンダクタンスと、支持シャフト１１０及び短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際の流路の第２コンダクタンスとが略同一となるように、シャワープレート１０５（ガス流路１０５ａ、短ガス流路１０５ｂ、シャフト取付凹部１０５ｃ）及び支持シャフト１１０のシャフトガス流路１３５Ａの形状及び構造が設定されている。
ここで、第２コンダクタンスは、径方向ガス流路１１４、ガス流路空間１１６、シャフトガス流路１３５Ａ、ガス流路空間１１５、及び短ガス流路１０５ｂを通じて、プロセスガスがガス導入空間１０１ｂから成膜空間１０１ａに流れる際の流路のコンダクタンスである。第２コンダクタンスは、支持シャフト１１０の下端１１２付近における構造によって得られるコンダクタンスである。
第１実施形態の固定シャフト（支持シャフト）１１０と同様に、径方向ガス流路１１４、ガス流路空間１１６、ガス流路空間１１５は、いずれも成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスに対するコンダクタンスが、無視しうるようにその形状が設定されている。具体的には、プロセスガスに対する流体抵抗がシャフトガス流路１３５Ａおよび短ガス流路１０５ｂに対して無視しうるほど小さくなる程度に、その流路断面が大きくなるように形成されていることができる。
また、シャフトガス流路１３５Ａおよび短ガス流路１０５ｂのコンダクタンスと、支持シャフト１１０とシャワープレート１０５との接続部分以外におけるガス流路１０５ａのコンダクタンスとが、略同一の値となるように、固定シャフト（支持シャフト）１１０では、シャフトガス流路１３５の形状が設定されており、シャワープレート１０５では、短ガス流路１０５ｂの形状が設定されている。
具体的には、短ガス流路１０５ｂの流路断面形状は、ガス流路１０５ａの流路断面形状と等しくなるように設定される。また、シャフトガス流路１３５Ａの断面積が、シャフト取付凹部１０５ｃに形成された短ガス流路１０５ｂの断面積の和に等しくなるように、また、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さが、第１実施形態におけるシャフトガス流路１３５の流路方向長さと等しくなるように設定されることができる。
従って、このシャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さとの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定されることができる。
これにより、次の２つの流動経路を流れるプロセスガスは、シャワープレート１０５の面内方向で均一に噴出することになる。
（流動経路５）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、固定シャフト（支持シャフト）１１０とシャワープレート１０５との接続部分付近で、径方向ガス流路１１４からガス流路空間１１６に流れ、アダプタ１３０内のシャフトガス流路１３５Ａ、シャフト取付凹部１０５ｃ内のガス流路空間１１５、シャワープレート１０５における短ガス流路１０５ｂを流れ、短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスの流動経路。
（流動経路６）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、プロセスガスが、シャワープレート１０５のガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内に直接噴出するプロセスガスの流動経路。
なお、本実施形態の固定シャフト（支持シャフト）１１０において、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定される。これにより、アダプタ１３０の上端面１３３は、シャワープレート１０５のガス導入空間１０１ｂ表面から、ガス流路空間１１５の高さ寸法と同じ寸法だけ突出するように設定することができる。
流路方向長さを調整する具体的な手法としては、アダプタ１３０の下端面１３２に設けた離間距離設定凸部１３４の高さ寸法、つまり、支持シャフト１１０の軸方向寸法を設定することで、アダプタ１３０の上端面１３３の高さ寸法（シャワープレート１０５厚さ方向寸法）を設定する手法を採用することができる。
また、この際、本実施形態の固定シャフト（支持シャフト）１１０において、アダプタ取付凹部１１３とアダプタ１３０とのネジ部における回転角度、および、シャフト取付凹部１０５ｃと下端１１２とのネジ部における回転角度を、互いに調整することで、アダプタ取付凹部１１３へのアダプタ１３０嵌入配置、および、シャフト取付凹部１０５ｃへの下端１１２の嵌入配置を設定することが可能となる。
なお、本実施形態の固定シャフト（支持シャフト）１１０においては、シャフトガス流路１３５Ａの断面積を、シャフト取付凹部１０５ｃに形成された短ガス流路１０５ｂの断面積の和よりも大きく設定し、同時に、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さを、第１実施形態におけるシャフトガス流路１３５の流路方向長さよりも長く設定することも可能である。
同様に、本実施形態では、変形シャフト（支持シャフト）１２０におけるシャフトガス流路の形状として、１本のシャフトガス流路１３５Ａのみがアダプタ１３０に形成された形状が採用されている。シャフトガス流路１３５Ａの断面形状は、ガス流路１０５ａと同じ断面形状ではなく、ガス流路１０５ａよりも大きな断面形状（大きな径）を有するように設定されることができる。
本実施形態の変形シャフト（支持シャフト）１２０によってシャワープレート１０５が支持された構成においても、図９，図１０に示すように、ガス導入空間１０１ｂに導入されたプロセスガスが、シャワープレート１０５を通じて、成膜空間１０１ａに供給される。このとき、ガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際のガス流路１０５ａの第１コンダクタンスと、シャフトガス流路１３５Ａを備える支持シャフト１２０を通じて短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内にプロセスガスが噴出される際の流路の第２コンダクタンスとが略同一となるように、シャワープレート１０５（ガス流路１０５ａ、短ガス流路１０５ｂ、シャフト取付凹部１０５ｃ）及び支持シャフト１２０の形状及び構造が設定されている。
ここで、第２コンダクタンスは、径方向ガス流路１２４、ガス流路空間１２６、シャフトガス流路１３５Ａ、ガス流路空間１２５、及び短ガス流路１０５ｂを通じて、プロセスガスがガス導入空間１０１ｂから成膜空間１０１ａに流れる際の流路のコンダクタンスである。第２コンダクタンスは、支持シャフト１２０の下端１２２付近における構造によって得られるコンダクタンスである。
第１実施形態の変形シャフト（支持シャフト）１２０と同様に、径方向ガス流路１２４、ガス流路空間１２６、ガス流路空間１２５は、いずれも成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスに対するコンダクタンスが、無視しうるようにその形状が設定されている。具体的には、プロセスガスに対する流体抵抗がシャフトガス流路１３５Ａおよび短ガス流路１０５ｂに対して無視しうるほど小さくなる程度に、その流路断面が大きくなるように形成されていることができる。
また、シャフトガス流路１３５Ａおよび短ガス流路１０５ｂのコンダクタンスと、支持シャフト１２０とシャワープレート１０５との接続部分以外におけるガス流路１０５ａのコンダクタンスとが、略同一の値となるように、変形シャフト（支持シャフト）１２０では、シャフトガス流路１３５の形状が設定されており、シャワープレート１０５では、短ガス流路１０５ｂの形状が設定されている。
具体的には、短ガス流路１０５ｂの流路断面形状は、ガス流路１０５ａの流路断面形状と等しくなるように設定される。また、シャフトガス流路１３５Ａの断面積が、シャフト取付凹部１０５ｃに形成された短ガス流路１０５ｂの断面積の和に等しくなるように、また、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さが、第１実施形態におけるシャフトガス流路１３５の流路方向長さと等しくなるように設定される。
従って、このシャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さとの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定されている。
これにより、次の２つの流動経路を流れるプロセスガスは、シャワープレート１０５の面内方向で均一に噴出することになる。
（流動経路７）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、変形シャフト（支持シャフト）１２０とシャワープレート１０５との接続部分付近で、径方向ガス流路１２４からガス流路空間１２６に流れ、アダプタ１３０内のシャフトガス流路１３５Ａ、シャフト取付凹部１０５ｃ内のガス流路空間１２５、シャワープレート１０５における短ガス流路１０５ｂを流れ、短ガス流路１０５ｂから成膜空間１０１ａ内に噴出するプロセスガスの流動経路。
（流動経路８）ガス導入空間１０１ｂに導入されて、シャワープレート１０５のガス流路１０５ａから成膜空間１０１ａ内に直接噴出するプロセスガスの流動経路。
なお、本実施形態の変形シャフト（支持シャフト）１２０において、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さと短ガス流路１０５ｂの流路方向長さの和が、ガス流路１０５ａの流路方向長さと等しくなるように設定される。これにより、アダプタ１３０の上端面１３３は、シャワープレート１０５のガス導入空間１０１ｂ表面から、ガス流路空間１２５の高さ寸法と同じ寸法だけ突出するように設定することができる。
流路方向長さを調整する具体的な手法としては、アダプタ１３０の下端面１３２に設けた離間距離設定凸部１３４の高さ寸法、つまり、変形シャフト（支持シャフト）１２０の軸方向寸法を設定することで、アダプタ１３０の上端面１３３の高さ寸法（シャワープレート１０５厚さ方向寸法）を設定することができる。
また、この際、本実施形態の変形シャフト（支持シャフト）１２０において、アダプタ取付凹部１２３とアダプタ１３０とのネジ部における回転角度、および、シャフト取付凹部１０５ｃと下端１２２とのネジ部における回転角度を、互いに調整することで、アダプタ取付凹部１２３へのアダプタ１３０嵌入配置、および、シャフト取付凹部１０５ｃへの下端１２２の嵌入配置を設定することが可能となる。
なお、本実施形態の変形シャフト（支持シャフト）１２０においては、シャフトガス流路１３５Ａの断面積を、シャフト取付凹部１０５ｃに形成された短ガス流路１０５ｂの断面積の和よりも大きく設定し、同時に、シャフトガス流路１３５Ａの流路方向長さを、第１実施形態におけるシャフトガス流路１３５の流路方向長さよりも長く設定することも可能である。
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
なお、本発明における具体例について説明する。
ここでは、図１〜図７に示す真空処理装置を用いて、ａ−Ｓｉと、ＳｉＯの成膜をおこない、膜厚分布を測定した。
このときの成膜における諸元を示す。
・基板寸法；１５００×１８５０ｍｍ
・成膜条件
・プロセスガス；ａ−Ｓｉ成膜時：モノシラン１．２５ｓｌｍ、アルゴン４０ｓｌｍ
・プロセスガス；ＳｉＯ成膜時：モノシラン１．４ｓｌｍ、一酸化窒素９．５ｓｌｍ・シャワープレートにおけるガス流路の面内密度；２０７８８個／ｍ２
その結果を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。
また、このときの、膜厚分布は、アモルファスシリコン膜の膜厚分布が、±４．４％であり（図１１Ａ）、酸化シリコン膜の膜厚分布が、±２．７％であった（図１１Ｂ）。
同様に、比較のため、図１２に示すように、Ｎｉ合金を用い、シャワープレートにおける全てのガス流路が同じ形状（断面積・長さ）で、シャワープレート面内分布が等しい成膜装置を用いて成膜をおこなった。
なお、図１２に示す変形シャフト（支持シャフト）２２０は、変形シャフト（支持シャフト）１２０に対応するものであり、その下端に離間距離設定凸部２３４が設けられて、Ｎｉ合金からなる取付ボルト２５０によってシャワープレート１０５に取り付けられている。
離間距離設定凸部２３４は、離間距離設定凸部１３４に対応してガス流路となる空間を形成するものである。シャフト部２２０ａは、シャフト部１２０ａに対応し、球面２２８ａは、球面１２８ａに対応し、球面２２２ｇは、球面２２２ｇに対応し、下球面ブシュケース部２２８ｂは、下球面ブシュケース部１２８ｂに対応している。
この例では、シャワープレート１０５のガス流路１０５ａが、全面で同一形状とされ、かつ、均等に配置される。
その結果を図１１Ｃ及び図１１Ｄに示す。なお、図１１Ｃにａ−Ｓｉ膜の膜厚分布、図１１ＣにＳｉＯ膜の膜厚分布を示す。
また、このときの、膜厚分布は、アモルファスシリコン膜の膜厚分布が、±４．６％であり、酸化シリコン膜の膜厚分布が、±３．４％であった。
これらの結果から、本発明の真空処理装置を用いることにより、膜厚分布が改善していることがわかる。
１００…真空処理装置
１０１…処理室
１０１ａ…成膜空間
１０１ｂ…ガス導入空間
１０２…真空チャンバ（チャンバ）
１０３…絶縁フランジ
１０４…電極フランジ
１０４ａ…上壁
１０４ｂ…周壁
１０４ｃ…貫通孔
１０５…シャワープレート
１０５ａ…ガス流路
１０５ｂ…短ガス流路
１０５ｃ…シャフト取付凹部（凹部）
１０５ｄ…内側面
１１５ｃ，１２５ｃ…底面（底部）
１０６…絶縁シールド
１０６ａ…熱伸び吸収空間（隙間部）
１０９…スライドシール部材
１４１…支持部（ヒータ）
１４２…プロセスガス供給装置（ガス供給装置）
１４５…支柱
１４７…ＲＦ電源（高周波電源）
１４８…真空ポンプ（排気装置）
１１０…固定シャフト（支持シャフト）
１１１，１２１…上端
１１１ａ，１２１ａ…上支持部材
１１１ｂ，１２１ｂ…気密装置
１１２，１２２…下端
１１２ａ，１２２ａ…外周面
１１２ｂ，１２２ｂ…端面
１１２ｄ…ガスケット
１１３，１２３…アダプタ取付凹部
１１３ａ，１２３ａ…内周面
１１３ｂ…上端面
１１４，１２４…径方向ガス流路
１１５，１１６，１２５，１２６…ガス流路空間
１２０…変形シャフト（支持シャフト）
１２０ａ…シャフト部
１２１ｇ，１２２ｇ，１２７ａ，１２８ａ…球面
１２３ｂ…下端面
１２７…上球面ブシュ部（支持角度可変部）
１２８…下球面ブシュ部（支持角度可変部）
１２８ｂ…下球面ブシュケース部
１２８ｃ…接続部
１３０…アダプタ
１３１…外周面
１３２…下端面
１３３…上端面
１３４…離間距離設定凸部
１３５，１３５Ａ…シャフトガス流路

Claims (11)

  1. プラズマ処理をおこなう真空処理装置であって、
    チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、
    前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、
    前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、
    前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持する支持シャフトと、
    を有し、
    前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、
    前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる、
    真空処理装置。
  2. 前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、
    前記支持シャフトは、前記凹部に嵌入され、
    前記支持シャフトにおいて前記凹部の内部となる位置に前記シャフトガス流路が設けられ、
    前記支持シャフトは、
    前記第１面の上方に位置し、前記支持シャフトの内部に設けられ、前記シャフトガス流路に連通する流路空間と、
    前記流路空間に連通して前記支持シャフトの径方向に延在する径方向ガス流路と、を有する、
    請求項１に記載の真空処理装置。
  3. 前記シャワープレートの面内方向における面内密度に関し、前記シャフトガス流路の面内密度は、前記シャワープレートにおいて前記支持シャフトが接続された部分の周囲に形成された前記ガス流路の面内密度と同じであり、
    前記シャフトガス流路は、前記ガス流路と、同じコンダクタンスを有する、
    請求項１又は請求項２に記載の真空処理装置。
  4. 前記シャワープレートの厚さ方向における長さに関し、前記シャフトガス流路の長さが、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路の長さと等しくなるように設定される、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  5. 前記シャフトガス流路における径寸法が、前記支持シャフトの周囲に位置する前記ガス流路における径寸法と等しくなるように設定される、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  6. 前記支持シャフトの端部が前記シャワープレートの前記凹部内の底部と離間するように、前記支持シャフトが前記凹部に嵌入されている、
    請求項２に記載の真空処理装置。
  7. 前記支持シャフトの端部に嵌合されたアダプタを有し、
    前記シャフトガス流路が、前記アダプタ内に形成される、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  8. 前記シャワープレートの前記第１面には凹部が形成されており、
    前記シャワープレートの前記凹部の底部には、前記凹部と前記処理室とを連通させる短ガス流路が形成されており、
    前記短ガス流路は、前記凹部内に開口を有し、
    前記アダプタは、前記支持シャフトの軸方向における前記アダプタの端部に設けられた離間距離設定凸部を有し、
    前記離間距離設定凸部は、前記凹部の前記底部と当接し、前記アダプタを前記凹部の前記底部から離間させ、
    前記シャフトガス流路と前記短ガス流路の前記開口との間に空間が形成されている、
    請求項７に記載の真空処理装置。
  9. 前記支持シャフトは、前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応して前記シャワープレートを傾斜支持可能とする支持角度可変部を有する、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  10. 前記支持角度可変部が、前記支持シャフトの両端側にそれぞれ設けられる球面ブシュとされる、
    請求項９に記載の真空処理装置。
  11. プラズマ処理をおこなう真空処理装置に用いられる支持シャフトであって、
    前記真空処理装置は、
    チャンバ内に配置され、高周波電源に接続された電極フランジと、
    前記電極フランジに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、
    前記シャワープレートの前記第２面に面し、被処理基板が配置される処理室と、
    有し、
    前記シャワープレートには、前記電極フランジと前記第１面との間の空間から前記処理室へと連通し、所定のコンダクタンスを有する多数のガス流路が形成され、
    前記支持シャフトは、前記シャワープレートの前記第１面に接続されて前記シャワープレートを支持し、
    前記支持シャフトが前記シャワープレートに接続された部分において、前記コンダクタンスが前記シャワープレートの面内方向で変化しないように前記支持シャフトの軸方向に延在するシャフトガス流路が設けられる、
    支持シャフト。
JP2020525679A 2018-06-20 2019-06-14 真空処理装置、支持シャフト Active JP7121121B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018117043 2018-06-20
JP2018117043 2018-06-20
PCT/JP2019/023643 WO2019244790A1 (ja) 2018-06-20 2019-06-14 真空処理装置、支持シャフト

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019244790A1 true JPWO2019244790A1 (ja) 2021-01-07
JP7121121B2 JP7121121B2 (ja) 2022-08-17

Family

ID=68982947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020525679A Active JP7121121B2 (ja) 2018-06-20 2019-06-14 真空処理装置、支持シャフト

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210363640A1 (ja)
JP (1) JP7121121B2 (ja)
KR (1) KR102436079B1 (ja)
CN (1) CN111601910B (ja)
TW (1) TWI738006B (ja)
WO (1) WO2019244790A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005203627A (ja) * 2004-01-16 2005-07-28 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JP2006121057A (ja) * 2004-09-20 2006-05-11 Applied Materials Inc 拡散器重力支持体
JP2013533388A (ja) * 2010-07-28 2013-08-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改善されたガス流のためのシャワーヘッド支持構造

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050230350A1 (en) * 2004-02-26 2005-10-20 Applied Materials, Inc. In-situ dry clean chamber for front end of line fabrication
US8083853B2 (en) 2004-05-12 2011-12-27 Applied Materials, Inc. Plasma uniformity control by gas diffuser hole design
US7429410B2 (en) * 2004-09-20 2008-09-30 Applied Materials, Inc. Diffuser gravity support
US8733279B2 (en) * 2007-02-27 2014-05-27 Applied Materials, Inc. PECVD process chamber backing plate reinforcement
US20100136261A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Applied Materials, Inc. Modulation of rf returning straps for uniformity control
US9184028B2 (en) * 2010-08-04 2015-11-10 Lam Research Corporation Dual plasma volume processing apparatus for neutral/ion flux control
WO2013032232A2 (ko) * 2011-08-31 2013-03-07 주식회사 테스 기판 처리 장치, 이를 이용한 비정질 탄소막 형성 방법 및 반도체 소자의 갭필 방법
KR20130090287A (ko) * 2012-02-03 2013-08-13 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101397162B1 (ko) * 2012-08-23 2014-05-19 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20150073361A (ko) * 2013-12-23 2015-07-01 엘지디스플레이 주식회사 대면적기판 처리장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005203627A (ja) * 2004-01-16 2005-07-28 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JP2006121057A (ja) * 2004-09-20 2006-05-11 Applied Materials Inc 拡散器重力支持体
JP2013533388A (ja) * 2010-07-28 2013-08-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改善されたガス流のためのシャワーヘッド支持構造

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019244790A1 (ja) 2019-12-26
CN111601910A (zh) 2020-08-28
TWI738006B (zh) 2021-09-01
JP7121121B2 (ja) 2022-08-17
CN111601910B (zh) 2022-11-01
KR20200090879A (ko) 2020-07-29
TW202002008A (zh) 2020-01-01
US20210363640A1 (en) 2021-11-25
KR102436079B1 (ko) 2022-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11004716B2 (en) Electrostatic chuck assembly and semiconductor manufacturing apparatus including the same
JP4698251B2 (ja) 可動又は柔軟なシャワーヘッド取り付け
KR101492281B1 (ko) 용량-결합형 ｒｆ 플라즈마 반응기에서 전극 갭을 조정하는 장치
JP5215055B2 (ja) 拡散装置支持体
TWI728707B (zh) 具有可拆卸式氣體分配板之噴淋頭
JP4736564B2 (ja) 載置台装置の取付構造及び処理装置
US20090293809A1 (en) Stage unit for supporting a substrate and apparatus for processing a substrate including the same
TW201921580A (zh) 具有冷卻和傳導銷的基板支撐件
US20090165956A1 (en) Electrostatic chuck and apparatus for treating substrate including the same
KR20090102680A (ko) 플라즈마 처리 장치
WO1999041426A1 (en) Reactor for chemical vapor deposition
KR102614990B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법
JP4615464B2 (ja) プラズマ処理装置用電極アッセンブリ及びプラズマ処理装置
JP6660936B2 (ja) 改良されたフロー均一性／ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ
CN111213221B (zh) 分开的狭缝衬垫门
US11488806B2 (en) L-motion slit door for substrate processing chamber
US11293092B2 (en) Stage device and processing apparatus
CN101123178A (zh) 等离子体处理装置
CN102034678B (zh) 真空处理装置
TW202230471A (zh) 熱均勻的沉積站
JPWO2019244790A1 (ja) 真空処理装置、支持シャフト
US20210005477A1 (en) Substrate processing apparatus
US20240068096A1 (en) Showerhead Assembly with Heated Showerhead
WO2021131971A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US11562892B2 (en) Dielectric member, structure, and substrate processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7121121

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150