特許 6593004 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593004

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20191010BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20191010BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20191010BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 L

   H01L21/302 101C

   H01L21/31 C

   C23C16/505

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-144987(P2015-144987)

(22)【出願日】2015年7月22日

(65)【公開番号】特開2017-27775(P2017-27775A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100162008

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 宣明

(72)【発明者】

【氏名】出口 新悟

(72)【発明者】

【氏名】笠原 稔大

(72)【発明者】

【氏名】山田 洋平

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１５４６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０６０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２７４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９１５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２６７０５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
前記絶縁部材カバーは、複数の部分カバーに分割され、隣り合う部分カバー同士の隙間を前記処理空間側から覆うセラミックス製の隙間カバーが設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記部分カバー及び隙間カバーは、金属製のねじにより前記部分窓に締結され、前記ねじを処理空間側から覆うセラミックス製のねじカバーが設けら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。

【請求項3】

前記金属窓は、前記処理空間内に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドを兼ね、前記隙間カバーは、少なくとも処理空間内の被処理基板に対する処理ガスの供給が行われる領域内の部分カバーに対して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
前記絶縁部材の下面には、処理容器と部分窓、または隣り合う部分窓同士の電気的距離を広げるために、前記絶縁部材の下面の延伸方向に沿って伸び、断面形状が処理空間側へ突出した突状部が形成され、この絶縁部材を覆う絶縁部材カバーには、前記突状部と嵌合する溝部が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項5】

真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
処理容器と部分窓の互いに対抗する側壁面、または隣り合う部分窓同士の互いに対向する側壁面には段部が形成され、前記絶縁部材カバーは、その側縁部が前記段部に係止された状態で金属窓に取り付けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記段部よりも下方側の処理容器または部分窓の側壁面には、処理容器と部分窓、または隣り合う部分窓同士の電気的距離を広げるための切り欠き面が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記絶縁部材カバーは、複数の部分カバーに分割され、隣り合う部分カバーの方側の端部は他方側の部分カバーの上面に重ねられていることを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記部分窓の処理空間側の面は、陽極酸化処理、またはセラミックス溶射により耐プラズマコーティングされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記絶縁部材は、前記絶縁部材カバーを構成するセラミックスより体積抵抗率が大きな樹脂により構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ化された処理ガスにより被処理基板のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、処理空間内に載置された被処理基板であるガラス基板に対し、プラズマ化された処理ガスを供給して、エッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理を行う工程が存在する。これらのプラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの種々のプラズマ処理装置が用いられる。近年、処理ガスをプラズマ化する手法として、高真空度下で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma: ICP）が注目されている。

【0003】

一方で、ガラス基板のサイズは大型化が進行している。例えばＬＣＤ用の矩形状ガラス基板では、短辺×長辺の長さが、約２２００ｍｍ×約２４００ｍｍ、さらには約２８００ｍｍ×約３０００ｍｍのサイズを処理可能なプラズマ処理装置が必要となっている。

【0004】

このようなガラス基板の大型化に伴って、プラズマ処理装置も大型化が進行している。しかしながら誘導結合プラズマを利用したプラズマ処理装置では、処理空間の天井面に設けられ、石英などからなる誘電体窓の剛性が低く、装置の大型化の障害となっていた。

【0005】

そこで特許文献１には、石英よりも剛性の高い金属窓を複数の分割片（部分窓）に分割して分割片同士を絶縁することにより、金属窓の大型化を図った誘導結合プラズマ方式のプラズマ処理装置が記載されている。
しかしながら、特許文献１には分割片同士を絶縁するのに好適な絶縁部材の材料選定や、特定の材料が選定された場合に留意すべき技術事項に関する記載はない。

【0006】

また特許文献２には、同じく誘導結合プラズマ方式のプラズマ処理装置において、複数の分割誘電部材を用いて構成された誘電体窓の下面に、誘電体窓を保護するための着脱可能な誘電体カバーを設け、この誘電体カバーを複数の分割素片に分割する技術が記載されている。この誘電体カバーには、分割素片の熱膨張時に分割素片間の隙間が開口することに伴う誘電体窓の損傷や、隙間への堆積物の堆積を防止するためのカバープレートが設けられている。
しかしながら引用文献２は、互いに絶縁された複数の導電性の部分窓を用いて金属窓を構成する技術に係る文献ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５−２２８０６号公報：請求項１、段落００２８〜００２９、図１

【特許文献2】特開２０１３−１４９３７７号公報：請求項１、段落００４２、００５７、図３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、耐プラズマ性を有し、軽量な金属窓を備えたプラズマ処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１のプラズマ処理装置は、真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
前記絶縁部材カバーは、複数の部分カバーに分割され、隣り合う部分カバー同士の隙間を前記処理空間側から覆うセラミックス製の隙間カバーが設けられていることを特徴とする。
第２のプラズマ処理装置は、真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
前記絶縁部材の下面には、処理容器と部分窓、または隣り合う部分窓同士の電気的距離を広げるために、前記絶縁部材の下面の延伸方向に沿って伸び、断面形状が処理空間側へ突出した突状部が形成され、この絶縁部材を覆う絶縁部材カバーには、前記突状部と嵌合する溝部が形成されていることを特徴とする。
第３のプラズマ処理装置は、真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、
前記処理容器の開口を塞いで前記処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、
前記処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間に設けられた樹脂製の絶縁部材と、
前記絶縁部材の処理空間側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバーと、
前記金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、を備え、
処理容器と部分窓の互いに対抗する側壁面、または隣り合う部分窓同士の互いに対向する側壁面には段部が形成され、前記絶縁部材カバーは、その側縁部が前記段部に係止された状態で金属窓に取り付けられていることを特徴とする。

【0010】

前記プラズマ処理装置は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）第１のプラズマ処理装置において、前記部分カバー及び隙間カバーは、金属製のねじにより前記部分窓に締結され、前記ねじを処理空間側から覆うセラミックス製のねじカバーが設けられていること。
（ｂ）（ａ）において、前記金属窓は、前記処理空間内に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドを兼ね、前記隙間カバーは、少なくとも処理空間内の被処理基板に対する処理ガスの供給が行われる領域内の部分カバーに対して設けられていること。
（ｃ）第３のプラズマ処理装置において、前記段部よりも下方側の処理容器または部分窓の側壁面には、処理容器と部分窓、または隣り合う部分窓同士の電気的距離を広げるための切り欠き面が形成されていること。また、前記絶縁部材カバーは、複数の部分カバーに分割され、隣り合う部分カバーの方側の端部は他方側の部分カバーの上面に重ねられていること。
（ｄ）前記部分窓の処理空間側の面は、陽極酸化処理、またはセラミックス溶射により耐プラズマコーティングされていること。
（ｅ）前記絶縁部材は、前記絶縁部材カバーを構成するセラミックスより体積抵抗率が大きな樹脂により構成されること。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、軽量で絶縁性能の高い樹脂製の絶縁部材を用いて処理容器と部分窓との間、及び隣り合う部分窓同士の間の絶縁を行う一方、セラミックス製の絶縁部材カバーを用いて樹脂製の絶縁部材をプラズマから保護するので、処理空間内に供給される処理ガスをプラズマ化するうえで必要な金属窓の機能を維持しつつ、金属窓を軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係るプラズマ処理装置の縦断側面図である。

【図2】前記プラズマ処理装置に設けられている金属窓の平面図である。

【図3】前記金属窓に設けられている絶縁部材カバーの拡大平面図である。

【図4】前記絶縁部材カバーを取り去った状態における金属窓の拡大平面図である。

【図5】前記金属窓の第１の拡大縦断面図である。

【図6】前記金属窓の第２の拡大縦断面図である。

【図7】前記金属窓の第３の拡大縦断面図である。

【図8】金属窓の外周側の絶縁部材カバーの拡大平面図である。

【図9】第２の実施形態に係る金属窓の第１の拡大縦断面図である。

【図10】第２の実施形態に係る金属窓の第２の拡大縦断面図である。

【図11】第２の実施形態に係る金属窓の第３の拡大縦断面図である。

【図12】第３の実施形態に係る金属窓の拡大平面図である。

【図13】第３の実施形態に係る金属窓の第１の拡大縦断面図である。

【図14】第３の実施形態に係る金属窓の第２の拡大縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

初めに、図１、図２を参照しながら、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成を説明する。
プラズマ処理装置１は、被処理基板である矩形基板、例えば、ＦＰＤ用のガラス基板（以下。「基板Ｇ」と記す）上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜などを形成する成膜処理やこれらの膜をエッチングするエッチング処理、レジスト膜のアッシング処理などの各種プラズマ処理に用いることができる。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などが例示される。また、プラズマ処理装置１は、ＦＰＤ用の基板Ｇに限らず、太陽電池パネル用の基板Ｇに対する上述の各種プラズマ処理にも用いることができる。

【0014】

図１の縦断側面図に示すように、プラズマ処理装置１は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の容器本体１０を備え、当該容器本体１０は電気的に接地されている。容器本体１０の上面には開口が形成され、この開口は、当該容器本体１０と絶縁されて設けられた矩形状の金属窓３によって気密に塞がれる。これら容器本体１０及び金属窓３によって囲まれた空間は基板Ｇの処理空間１００となり、金属窓３の上方側の空間は、高周波アンテナ（プラズマアンテナ）５が配置されるアンテナ室５０となる。また処理空間１００の側壁には、ガラス基板Ｇを搬入出するための搬入出口１０１および搬入出口１０１を開閉するゲートバルブ１０２が設けられている。

【0015】

処理空間１００の下部側には、前記金属窓３と対向するように、基板Ｇを載置するための載置台１３が設けられている。載置台１３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台１３に載置された基板Ｇは、不図示の静電チャックにより吸着保持される。載置台１３は絶縁体枠１４内に収納され、この絶縁体枠１４を介して容器本体１０の底面に設置されている。

【0016】

載置台１３には、整合器１５１を介して第２の高周波電源１５２が接続されている。第２の高周波電源１５２は、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台１３に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理空間１００内に生成されたプラズマ中のイオンを基板Ｇに引き込むことができる。
なお、載置台１３内には、基板Ｇの温度を制御するために、セラミックヒータなどの加熱手段、及び冷媒流路とからなる温度制御機構と、温度センサー、基板Ｇの裏面に熱伝達用のＨｅガスを供給するためのガス流路が設けられている（いずれも図示せず）。

【0017】

また容器本体１０の底面には、排気口１０３が形成され、この排気口１０３には真空ポンプなどを含む真空排気部１２が接続されている。処理空間１００の内部は、この真空排気部１２によってプラズマ処理時の圧力に真空排気される。

【0018】

図１、及び処理空間１００側から金属窓３を見た平面図である図２に示すように、容器本体１０の側壁の上面側には、アルミニウムなどの金属からなる矩形状の枠体である金属枠１１が設けられている。容器本体１０と金属枠１１との間には、処理空間１００を気密に保つためのシール部材１１０が設けられている。ここで容器本体１０及び金属枠１１は本実施の形態の処理容器を構成している。

【0019】

さらに、本例の金属窓３は複数の部分窓３０に分割され、これらの部分窓３０が金属枠１１の内側に配置され、全体として矩形状の金属窓３を構成している。各部分窓３０は、例えば非磁性体で導電性の金属、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金などにより構成される。

【0020】

また各部分窓３０は処理ガス供給用のシャワーヘッドを兼ねている。例えば図５に示すように各部分窓３０は、処理空間１００に対して処理ガスを供給するための多数の処理ガス吐出孔３０２が形成されたシャワープレート３０５と、当該シャワープレート３０５との間に、処理ガスを拡散させる処理ガス拡散室３０１を形成するための金属窓本体３０３と、を下からこの順に重ねた構成となっている。シャワープレート３０５は金属製のねじ２０１によって処理ガス拡散室３０１を構成する凹部の外側の領域の下面側に締結されている。これらの構成を備えた部分窓は、不図示の保持部を介して処理空間１００の天井面側に保持されている。

【0021】

また、部分窓３０の耐プラズマ性を向上させるために、各部分窓３０の処理空間１００側の面（シャワープレート３０５の下面）は耐プラズマコーティングされている。耐プラズマコーティングの具体例としては、陽極酸化処理やセラミックス溶射による誘電体膜の形成を挙げることができる。

【0022】

図１に示すように、各部分窓３０の処理ガス拡散室３０１は、ガス供給管４１を介して処理ガス供給部４２に接続されている。処理ガス供給部４２からは、既述の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理などに必要な処理ガスが供給される。なお図示の便宜上、図１には、１つの部分窓３０に処理ガス供給部４２を接続した状態を示してあるが、実際には各部分窓３０の処理ガス拡散室３０１が処理ガス供給部４２に接続される。

【0023】

さらに図１、図５などに示すように、各部分窓３０の例えば金属窓本体３０３内には、温度調節用の温調流体を通流させる温調流路３０７が形成されている。この温調流路３０７は、温調流体供給部に接続され、部分窓３０に設けられた温度センサーの温度検出結果に基づき、この温調流体供給部から供給される温調流体によって、部分窓３０が予め設定された温度となるように温度調節が行われる（温調流体供給部、温度センサーはいずれも不図示）。

【0024】

互いに分割された部分窓３０は、絶縁部材３１によって金属枠１１やその下方側の容器本体１０から電気的に絶縁されると共に、隣り合う部分窓３０同士も絶縁部材３１によって互いに絶縁されている。例えば図５に示すように、絶縁部材３１は、隣り合う部分窓３０の間の隙間に嵌合する縦断面形状を備え、各部分窓３０の対向する側面に形成された段部（図５の例では金属窓本体３０３の側壁面から突出したシャワープレート３０５）によって支持されている。
ここで、図２は金属窓３を処理空間１００側から見た図であり、絶縁部材３１は後述の部分カバー２によって覆われていて見えないが、これら部分カバー２の配置位置の上方側に絶縁部材３１が設けられている。

【0025】

本例のプラズマ処理装置１において、絶縁部材３１はＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などのフッ素樹脂が採用される。例えばＰＴＦＥは、体積抵抗率が＞１０^１８［Ω・ｃｍ（２３℃）］、密度が２．１〜２．２［ｇ／ｃｍ^３］程度である。このような樹脂製の絶縁部材３１を採用することにより、例えば絶縁部材３１の材料としてアルミナ（体積抵抗率＞１０^１４程度［Ω・ｃｍ（２３℃）］程度、密度３．９程度［ｇ／ｃｍ^３］）を採用する場合と比較して、高い絶縁性能と、絶縁部材３１を含む金属窓３の軽量化を同時に実現することができる。

【0026】

また図１に示すように、金属窓３の上方側には天板部６１が配置され、この天板部６１は、金属枠１１上に設けられた側壁部６３によって支持されている。
以上に説明した金属窓３、側壁部６３及び天板部６１にて囲まれた空間はアンテナ室５０を構成し、アンテナ室５０の内部には、部分窓３０に面するように高周波アンテナ５が配置されている（図１）。高周波アンテナ５は、例えば、図示しない絶縁部材からなるスペーサを介して部分窓３０から離間して配置される。高周波アンテナ５は、各部分窓３０に対応する面内で、矩形状の金属窓３の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成される（平面図示省略）。なお、高周波アンテナ５の形状は、渦巻に限定されるものではなく、一本または複数のアンテナ線を環状にした環状アンテナであってもよい。さらに、角度をずらしながら複数のアンテナ線を巻きまわし、全体が渦巻状となるようにした多重アンテナを採用してもよい。このように、金属窓３や金属窓３を構成する各部分窓３０に対応する面内で、その周方向に沿って周回するようにアンテナ線が設けられていれば、高周波アンテナ５の構造は問わない。

【0027】

各高周波アンテナ５には、整合器５１１を介して第１の高周波電源５１２が接続されている。各高周波アンテナ５には、第１の高周波電源５１２から整合器５１１を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、プラズマ処理の間、部分窓３０それぞれの表面に渦電流が誘起され、この渦電流によって処理空間１００の内部に誘導電界が形成される。ガス吐出孔３０２から吐出された処理ガスは、誘導電界によって処理空間１００の内部においてプラズマ化される。

【0028】

さらに図１に示すように、このプラズマ処理装置１には制御部８が設けられている。制御部８は不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には基板Ｇが配置された処理空間１００内を真空排気し、高周波アンテナ５を用いて処理ガスをプラズマ化して基板Ｇを処理する動作を実行させる制御信号を出力するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。

【0029】

以上に説明した構成を備えるプラズマ処理装置１において、部分窓３０は、処理空間１００内で発生するプラズマによる損傷を抑えるため、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングがなされている。一方で、金属枠１１と部分窓３０や、隣り合う部分窓３０同士を絶縁する絶縁部材３１には、絶縁性能が高く、軽い、ＰＴＦＥなどの樹脂が採用されている。しかしながらアルミナなどのセラミックスと比較して、樹脂の耐プラズマ性は高くない。さらにこれらの樹脂は、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングを行うことも困難である。

【0030】

そこで本例のプラズマ処理装置１は、絶縁部材３１の処理空間１００側の面を覆うセラミックス製の絶縁部材カバー２０を設けることによりプラズマから絶縁部材３１を保護している。
以下、図２〜図８を参照しながら絶縁部材カバー２０の具体的な構成について説明する。

【0031】

図２に示すように、部分窓３０は必要に応じて種々の形状に分割される。これら部分窓３０の分割形状に応じて、金属枠１１と部分窓３０との間、及び隣り合う部分窓３０同士の間に配置される絶縁部材３１は、その配置領域の形状が複雑になる。絶縁部材カバー２０はこれら絶縁部材３１の処理空間１００側の全ての面を覆う必要があるが、一体に形成された絶縁部材カバー２０にてこのような複雑な形状の領域を覆うことは困難である。

【0032】

そこで、本例の絶縁部材カバー２０は、複数の部分カバー２に分割されている。例えば各部分カバー２は、細長い平板状に成形されたアルミナなどのセラミックス製の部材からなる。これら複数の部分カバー２を並べて絶縁部材３１の配置領域を覆う絶縁部材カバー２０が構成されている。

【0033】

しかしながら、複数の部分カバー２を並べただけでは、隣り合って配置された部分カバー２同士の間には隙間が形成されてしまう。このような隙間は、プラズマ処理時の温度上昇に伴う部分カバー２の膨張によって開口幅が大きくなり、ここからプラズマが進入して絶縁部材３１を損傷したり、隙間の開口幅の変化に伴って、隙間内に堆積した堆積物が剥離し、基板Ｇを汚染したりするおそれもある。

【0034】

そこで、本例の絶縁部材カバー２０は、複数の部分カバー２を組み合わせて絶縁部材カバー２０を構成したとき、上述の隙間による絶縁部材３１の損傷や堆積物の剥離の発生を抑えることが可能な構成となっている。
例えば図２に示した絶縁部材カバー２０において、部分カバー２間の隙間が形成される領域は、複数の部分カバー２同士が合流する領域である。図２中には、このような隙間の形成される領域を破線で囲んで（ｉ）〜（ｖ）の符号を付してある。以下に説明する図３〜図８のうち、図３〜図７は、領域（ｉ）に設けられた部分カバー２の構成を示し、図８は領域（ｉｖ）に設けられた部分カバー２の構成を示している。

【0035】

図３は、領域（ｉ）における部分カバー２（配置位置に応じた識別符号「２ａ〜２ｃ」を併記してある。以下、「２ｄ〜２ｍ」についても同様）の平面図、図４は、これらの部分カバー２ａ〜２ｃを取り去った状態における部分窓３０（配置位置に応じた識別符号「３０ａ〜３０ｃ」を併記してある）及び絶縁部材３１（配置位置に応じた識別符号「３１ａ、３１ｂ」を併記してある。以下、「３１ｃ、３１ｄ」についても同様）の平面図である。また、図５〜図７は、各々図３、図４中に一点鎖線で示したＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線に沿って矢視した縦断側面図である。

【0036】

図３、図４に示すように、領域（ｉ）においては、隣り合って配置された部分窓３０ａ〜３０ｃの隙間に嵌合するように、処理空間１００から見てＴ字状に絶縁部材３１ａ、３１ｂが配置されている。領域（ｉ）では、３枚の部分カバー２ａ〜２ｃを絶縁部材３１ａ、３１ｂの下面に並べることにより、処理空間１００側からこれらの絶縁部材３１ａ、３１ｂを覆っている。

【0037】

図４中の破線や図５〜図７に示すように、各部分カバー２ａ〜２ｃの短辺方向の幅寸法は、絶縁部材３１ａ、３１ｂの下面、及び部分窓３０ａ〜３０ｃの下面側周縁部に跨る領域を覆うことが可能な寸法に形成されている。このように、幅広の部分カバー２ａ〜２ｃにて絶縁部材３１ａ、３１ｂを覆うことにより、部分カバー２ａ〜２ｃの側面からプラズマが進入した場合でも、絶縁部材３１ａ、３１ｂへのプラズマの到達が抑えられる。

【0038】

そして図３に示すように、部分カバー２ｂ、２ｃの端部と隣り合って配置される部分カバー２ａの端部においては、部分カバー２ａの一部が切り欠かれている。そして、部分カバー２ｂ、２ｃは、この切り欠き内に嵌合するように配置されている。このように切り欠きを形成して部分カバー２ａの幅寸法を小さくすることにより、部分カバー２ｂ−２ａ、２ｃ−２ａ間の隙間が形成される領域を互いに近づけて、よりコンパクトな領域内に収めることができる。

【0039】

さらに図３、図６、図７に示すように、これら隙間の形成領域は、セラミックス製の平板からなる隙間カバー２１（配置位置に応じた識別符号「２１ａ」を併記してある。以下、「２１ｂ、２１ｃ」についても同様）によって処理空間１００側から覆われている。図７に示すように隙間カバー２１ａは、多段ヘッドを有する金属製のねじ２０２により部分窓３０ａの下面側に締結される。この結果、隙間カバー２１ａと部分窓３０ａとの間に挟まれた部分カバー２ａ〜２ｃについても部分窓３０ａの下面に締結される。

【0040】

ここで図７に示すように、金属製のねじ２０２のヘッド部は、隙間カバー２１の下面から処理空間１００側へと突出しているが、このヘッド部はセラミックス製のねじカバー２２によって覆われている。例えばヘッド部の側周面と、当該ヘッド部を収容するねじカバー２２の凹部の内周面との間には、互いに螺合可能なねじが切られており、このねじによってねじカバー２２が前記ヘッド部に固定される。

【0041】

なお、縦断面図の図示は省略したが、部分窓３０ａのシャワープレート３０５を金属窓本体３０３に締結するねじ２０１のヘッド部は、その一部がシャワープレート３０５の下面から下方側に突出している。一方で、部分カバー２ｂ、２ｃには、このヘッドを挿入可能な凹部が形成されており、隙間カバー２１ａにて部分カバー２ｂ、２ｃを固定する際に、これらヘッドと凹部とを嵌合させることにより、部分カバー２ｂ、２ｃの横方向の位置ずれの発生を防止している。
図２中の領域（ｉｉ）、（ｉｉｉ）においても同様に、部分カバー２が合流する領域を覆う隙間カバー２１が設けられている。

【0042】

ここで、図３〜図７を用いて説明した部分カバー２の構成は、金属窓３に設けられる全ての部分カバー２に適用する場合に限られない。例えば図２中に一点鎖線で囲んで示したガス吐出孔形成領域３００（ガス吐出孔３０２については一部のみを示してある）は、処理ガスの供給が行われる領域であり、この領域に対向するようにして、基板Ｇが配置されている。

【0043】

従って、ガス吐出孔形成領域３００内に配置された部分カバー２間の隙間が、処理空間１００に向けて露出すると、当該隙間を介してプラズマが進入し、また隙間に堆積した堆積物が基板Ｇ上に落下する要因となり易い。そこでガス吐出孔形成領域３００内に配置された部分カバー２（図２中の領域（ｉ）〜（ｉｉｉ）に設けられた部分カバー２）に対しては、処理空間１００側から隙間を覆う隙間カバー２１が設けられている。

【0044】

一方で、ガス吐出孔形成領域３００の外側、図２に示す例では、金属枠１１側（容器本体１０の内壁側）に設けられている部分カバー２は、基板Ｇと対向する位置から離れて配置され、またプラズマが形成される領域からも離れている場合もある。このような場合には、図２の領域（ｉｖ）〜（ｖ）に示す部分カバー２のように、隣り合って配置された部分カバー２の隙間を覆う隙間カバー２１を設けずに、部分カバー２の構造の簡素化を図ってもよい（図８には、領域（ｉｖ）の部分カバー２ｊ、２ｋを拡大表示してある）。この場合、部分カバー２はねじ２０２により部分窓３０の下面に直接、締結される。

【0045】

以下、上述の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の作用について説明する。
初めに、ゲートバルブ１０２を開き、隣接する真空搬送室から搬送機構（いずれも図示せず）により、搬入出口１０１を介して処理空間１００内に基板Ｇを搬入する。次いで、載置台１３上に基板Ｇを載置して、不図示の静電チャックにより固定する一方、前記搬送機構を処理空間１００から退避させてゲートバルブ１０２を閉じる。また、金属窓３は、各部分窓３０の温調流路３０７に供給される温調流体によって、予め設定された温度に調節されている。

【0046】

しかる後、処理ガス供給部４２から、各部分窓３０の処理ガス拡散室３０１を介して処理空間１００内に処理ガスを供給する一方、真空排気部１２より処理空間１００内の真空排気を行って、処理空間１００内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に調節する。また基板Ｇの裏面側には、熱伝達用のＨｅガスを供給する。

【0047】

次いで、第１の高周波電源５１２から高周波アンテナ５に高周波電力を印加し、これにより金属窓３を介して処理空間１００内に均一な誘導電界を生成する。この結果、誘導電界により、処理空間１００内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。そして、第２の高周波電源１５２から載置台１３に印加されたバイアス用の高周波電力により、プラズマ中のイオンが基板Ｇに向けて引き込まれ、基板Ｇのプラズマ処理が行われる。
そして、予め設定した時間だけプラズマ処理を行ったら、各高周波電源５１２、１５２からの電力供給、処理ガス供給部４２からの処理ガス供給、及び処理空間１００内の真空排気を停止し、搬入時とは反対の順序で基板Ｇを搬出する。

【0048】

以上に動作説明を行った処理空間１００の内部にて、プラズマを用いて基板Ｇのプラズマ処理を行うにあたり、部分窓３０内においては、隣り合う部分カバー２の隙間が処理空間１００側から隙間カバー２１によって覆われている。この結果、前記隙間を介したプラズマの進入が抑えられ、絶縁部材３１の損傷を防止することができる。

【0049】

また前記隙間が隙間カバー２１によって覆われていることにより、この隙間内への堆積物の堆積や、堆積物の剥離、当該隙間に対向して配置された基板Ｇへの剥離物の落下などを抑えることができる。

【0050】

さらには、絶縁部材カバー２０が設けられる領域を、金属窓３の配置領域に限定することにより、例えば金属窓３の下面側全体をセラミックス製のカバーで覆う場合と比較して、絶縁部材３１や絶縁部材カバー２０を含む金属窓３の軽量化を図ることができる。これらに加えて、金属と比較して比熱が大きいセラミックス製の部分カバー２の配置領域が絶縁部材３１を覆うことができる程度の限られた面積範囲に限定されていることにより、温調流体を用いた金属窓３の温度調節時の応答性を向上させることもできる。

【0051】

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１によれば、以下の効果がある。軽量で絶縁性能の高い樹脂製の絶縁部材３１を用いて金属枠１１や容器本体１０（処理容器）と部分窓３０との間、及び隣り合う部分窓同士３０の間の絶縁を行う一方、セラミックス製の絶縁部材カバー２０を用いて絶縁部材３１をプラズマから保護するので、処理空間１００内に供給される処理ガスをプラズマ化するうえで必要な金属窓３の機能を維持しつつ、金属窓３を軽量化することができる。

【0052】

次いで、図９〜図１１に示す第２の実施の形態は、金属枠１１（処理容器）と部分窓３０、または隣り合う部分窓３０同士の短絡を防止する目的で、これら金属枠１１と部分窓３０や隣り合う部分窓３０同士の間に配置される絶縁部材３１ａと、部分カバー２ａとの間にラビリンス構造を設けた例である。

【0053】

図９〜図１１の縦断面図は、図２の領域（ｉ）（図３、図４）における絶縁部材３１ａ、３１ｂや部分カバー２ａ〜２ｃに対して上記ラビリンス構造を適用した例を示している。本例において、各絶縁部材３１ａ、３１ｂの下面には、当該絶縁部材３１の延伸方向に沿って伸び、断面形状が処理空間１００側へ突出した突状部３１１が形成されている（絶縁部材３１Ａ）。一方で、絶縁部材カバー２０を構成する部分カバー２ａ〜２ｃ（部分カバー２Ａ）の上面には、前記突状部３１１と嵌合する溝部２３が形成されている（図９〜図１１には、部分カバー２ａの溝部２３のみが示されている）。

【0054】

このように、金属枠１１と部分窓３０、または隣り合う部分窓３０同士の間にラビリンス構造を設けることにより、互いの電気的距離が広がり、短絡の発生に伴って誘導結合プラズマを十分に形成することができない不具合の発生を防止することができる。
なお、ラビリンス構造を形成する突状部３１１や溝部２３は、絶縁部材３１の延伸方向に沿って１列だけ設ける場合に限定されず、複数列設けてもよい。

【0055】

次に図１２〜図１４に示す第３の実施の形態は、隙間カバー２１と部分窓３０との間に部分カバー２を挟み込む第１の実施の形態に係る絶縁部材カバー２０と比較して、部分カバー２Ｂの取り付け手法が異なる。即ち、本例では、金属枠１１（処理容器）と部分窓３０の互いに対向する側壁面、または隣り合う部分窓３０同士の互いに対向する側壁面に段部３０８を形成し、この段部３０８にて部分カバー２Ｂの側縁部を係止することにより金属窓３に対して部分カバー２Ｂを取り付けている。

【0056】

例えば図１２は、図２の領域（ｉ）に設けられた絶縁部材３１ａ、３１ｂを覆うように部分カバー２ｌ、２ｍ（部分カバー２Ｂ）を取り付けた例を示している。図１３、図１４は、図１２中に一点鎖線で示したＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿って矢視した縦断側面図である。
図１３、図１４に示すように、本例の部分窓３０ａ〜３０ｃには、下面側のシャワープレート３０５Ａが金属窓本体３０３の側壁よりも外方に突出して段部３０８が形成されている。図１２に示す２枚の部分カバー２ｍ、２ｌ（２Ｂ）は、その両側の側縁部が前記段部３０８により係止されている（図１２中に長い破線で示した領域が段部３０８上に載置された側縁部である）。また絶縁部材３１ｃ、３１ｄ（３１Ｂ）は、隣り合う部分窓３０の間の隙間に嵌合した状態で、これら部分カバー２ｍ、２ｌ上に載置されている。

【0057】

さらに図１２に短い破線で示し、また図１４に示すように、隣り合って配置された部分カバー２ｌ、２ｍの一方側である、部分カバー２ｍは、その端部が他方側の部分カバー２ｌの上面に重ねられている。このような積層構造を採用することにより、隙間カバー２１を設けなくても部分カバー２ｌ、２ｍ間の隙間の形成を避けることができる。なお、図１３、図１４に示すように、隣り合って配置される部分カバー２ｌ、２ｍを積層する場合には、各部分カバー２ｌ、２ｍの高さ位置に合わせて、その側縁部を係止する段部３０８の高さ位置も調節されている。

【0058】

これらに加え、部分窓３０の側壁面の途中に形成された段部３０８に部分カバー２ｌ、２ｍを係止し、これら部分カバー２ｌ、２ｍの上に絶縁部材３１ｃ、３１ｄを設けた第３の実施の形態においては、部分カバー２ｌ、２ｍの下方側に絶縁部材３１ｃ、３１ｄの挿入されていない領域が形成される。このため、絶縁部材３１ｃ、３１ｄが挿入されていない領域における部分窓３０間の短絡の発生を防止するため、部分カバー２ｌ、２ｍの下方側の部分窓３０ａ〜３０ｃの側壁面には、隣り合って配置される部分窓３０ａ〜３０ｃの電気的距離を広げるための切り欠き面３０６が形成されている。

【0059】

以上に説明した各実施の形態において、被処理基板としてＦＰＤ基板を用いた例を示したが、矩形基板であれば太陽電池パネル用の基板など他の種類の基板に対するプラズマ処理にも適用可能である。

【符号の説明】

【0060】

Ｇ ガラス基板
１ プラズマ処理装置
１０ 容器本体
１００ 処理空間
１１ 金属枠
１３ 載置台
２０ 絶縁部材カバー
２、２ａ〜２ｍ、２Ａ、２Ｂ
部分カバー
２１、２１ａ〜２１ｃ
隙間カバー
２２ ねじカバー
３０、３０ａ〜３０ｃ
部分窓
３１、３１ａ〜３１ｄ、３１Ａ、３１Ｂ
絶縁部材
５ 高周波アンテナ
８ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】