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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022091870
(43)【公開日】2022-06-21
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20220614BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20220614BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
H01L21/302 101C
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022047728
(22)【出願日】2022-03-24
(62)【分割の表示】P 2020185084の分割
【原出願日】2016-12-27
(31)【優先権主張番号】P 2016066926
(32)【優先日】2016-03-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】511265154
【氏名又は名称】ＳＰＰテクノロジーズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001748
【氏名又は名称】特許業務法人まこと国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】太田 和也
(57)【要約】
【課題】 プラズマ処理を基板間で均等化することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、チャンバ１と、コイル５と、を備え、チャンバ１は、筒状壁２と、筒状壁２の上側の端面と連結された上側の部材３と、筒状壁２の下側の端面と連結された下側の部材４と、第１の真空シール部材６と、を具備し、コイル５は、筒状壁２の外面に沿って巻回されており、第１の真空シール部材６は、コイル５の上下方向についての中心位置から遠い方の筒状壁２の端面と、上側及び下側の部材のうち、遠い方の端面に連結された部材との間において、遠い方の端面及び／又は連結された部材に形成された溝部９に嵌入され、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において遠い方の端面と連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、チャンバ１と、コイル５と、を備え、チャンバ１は、筒状壁２と、筒状壁２の上側の端面と連結された上側の部材３と、筒状壁２の下側の端面と連結された下側の部材４と、第１の真空シール部材６と、を具備し、コイル５は、筒状壁２の外面に沿って巻回されており、第１の真空シール部材６は、コイル５の上下方向についての中心位置から遠い方の筒状壁２の端面と、上側及び下側の部材のうち、遠い方の端面に連結された部材との間において、遠い方の端面及び／又は連結された部材に形成された溝部９に嵌入され、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において遠い方の端面と連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
第１の真空シール部材と、を具備し、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
第１の真空シール部材と、を具備し、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
前記第１の真空シール部材は、Ｏリングであり、
前記溝部の深さは、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下であ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。
前記溝部の深さは、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下であ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】
前記チャンバは、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から近い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記近い方の端面に連結された部材との間において、前記近い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記近い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された第２の真空シール部材を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項4】
前記第２の真空シール部材は、Ｏリングであり、
前記溝部の深さは、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
前記溝部の深さは、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下であることを特徴とする請求項３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、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリコン基板やガラス基板などの基板の表面に対してプラズマ処理を行う装置が知られている。例えば、特許文献１及び２では、シリコン基板の表面にプラズマ処理を行う装置が開示されている。
一般的に、図１２に示すように、プラズマ処理装置１０Ａは、プラズマが生成されるプラズマ生成空間２１Ａを内側に有する筒状壁２Ａと、筒状壁２Ａの下方に設けられ、プラズマ処理の対象となる基板Ｓを載置する載置台８Ａが内側に設けられた下筒体４Ａと、を具備するチャンバ１Ａを備えている。また、本装置１０Ａは、さらにプラズマ生成空間２１Ａに処理ガスを供給する処理ガス供給手段（図示せず）と、前記筒状壁２Ａの外面に沿って巻回されたコイル５Ａと、をさらに備えている。
真空環境下でプラズマ生成空間２１Ａ内に処理ガスを供給し、前記コイル５Ａに高周波電力を印加することにより、プラズマ生成空間２１Ａに生じた誘導電界によって処理ガスがプラズマ化される。プラズマ化された処理ガス（以下、単に「プラズマ」と称する）は、下筒体４Ａの内側にあるプラズマ処理空間４１Ａに流下して載置台８Ａに至り、載置台８Ａに載置された基板Ｓの表面にプラズマ処理が実行される。例えば、エッチング処理が実行される場合、基板Ｓの表面がプラズマによってエッチングされる。なお、図１２に示す太黒矢印は、プラズマの流下方向を示している（図１についても同様）。
一般的に、図１２に示すように、プラズマ処理装置１０Ａは、プラズマが生成されるプラズマ生成空間２１Ａを内側に有する筒状壁２Ａと、筒状壁２Ａの下方に設けられ、プラズマ処理の対象となる基板Ｓを載置する載置台８Ａが内側に設けられた下筒体４Ａと、を具備するチャンバ１Ａを備えている。また、本装置１０Ａは、さらにプラズマ生成空間２１Ａに処理ガスを供給する処理ガス供給手段（図示せず）と、前記筒状壁２Ａの外面に沿って巻回されたコイル５Ａと、をさらに備えている。
真空環境下でプラズマ生成空間２１Ａ内に処理ガスを供給し、前記コイル５Ａに高周波電力を印加することにより、プラズマ生成空間２１Ａに生じた誘導電界によって処理ガスがプラズマ化される。プラズマ化された処理ガス（以下、単に「プラズマ」と称する）は、下筒体４Ａの内側にあるプラズマ処理空間４１Ａに流下して載置台８Ａに至り、載置台８Ａに載置された基板Ｓの表面にプラズマ処理が実行される。例えば、エッチング処理が実行される場合、基板Ｓの表面がプラズマによってエッチングされる。なお、図１２に示す太黒矢印は、プラズマの流下方向を示している（図１についても同様）。
【0003】
ここで、プラズマ処理装置１０Ａを連続的に長時間使用した場合、筒状壁２Ａにクラックが発生する場合がある。筒状壁２Ａにクラックが発生した場合、チャンバ１Ａ内の真空状態を保持できず、それ以後プラズマ処理を正常に行うことができなくなる。
このような問題が発生した場合、プラズマ処理を中断し、チャンバ１Ａ全体が冷却するのを待った後に筒状壁２Ａを交換する必要があるため、プラズマ処理の効率が著しく落ちる。
このような問題が発生した場合、プラズマ処理を中断し、チャンバ１Ａ全体が冷却するのを待った後に筒状壁２Ａを交換する必要があるため、プラズマ処理の効率が著しく落ちる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－８０５０４号公報
【特許文献2】特開２００６－６００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、筒状壁にクラックが生じ難いプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、従来のプラズマ処理装置１０Ａが備える筒状壁２Ａにクラックが生じる原因について鋭意研究を行った結果、プラズマ処理中において、筒状壁２Ａの上下方向における温度差が大きいことがその一因であるという知見を得た。
具体的には、本発明者が、従来のプラズマ処理装置１０Ａについて、プラズマ処理中における筒状壁２Ａの外面並びに筒状壁２Ａに連結された上側の部材３Ａ及び下側の部材４Ａの外面の温度分布を調べた結果、図１３に示すような結果が得られた。図１３に示すように、筒状壁２Ａの温度は、コイル５Ａに対応する部分が高温となり、コイル５Ａから離れるにつれ徐々に低温となるように分布していることが分かる。このような温度差が生じる理由は以下の通りである。
一般的に、コイル５Ａは、図１２及び１３に示すように筒状壁２Ａの外面と密着するように巻回されているか、又は、筒状壁２Ａの外面と僅かに離隔するように巻回されている（図示せず）。プラズマ処理中において、コイル５Ａに高周波電力が印加されることにより、プラズマ処理空間２１Ａに高温のプラズマが発生する。この高温のプラズマによって筒状壁２Ａはその内側から熱伝達により加熱されると共に、コイル５Ａの誘導加熱によっても加熱される。
プラズマは、プラズマ処理空間２１Ａのコイル５Ａに対応した領域で特に多く生成される。そのため、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応する部分は、高温のプラズマによって加熱され易い。特に、筒状壁２Ａのコイル５Ａの上下方向における中心位置に対応した部分は、最も温度が高くなる（図１３では、３００℃を示している）。
具体的には、本発明者が、従来のプラズマ処理装置１０Ａについて、プラズマ処理中における筒状壁２Ａの外面並びに筒状壁２Ａに連結された上側の部材３Ａ及び下側の部材４Ａの外面の温度分布を調べた結果、図１３に示すような結果が得られた。図１３に示すように、筒状壁２Ａの温度は、コイル５Ａに対応する部分が高温となり、コイル５Ａから離れるにつれ徐々に低温となるように分布していることが分かる。このような温度差が生じる理由は以下の通りである。
一般的に、コイル５Ａは、図１２及び１３に示すように筒状壁２Ａの外面と密着するように巻回されているか、又は、筒状壁２Ａの外面と僅かに離隔するように巻回されている（図示せず）。プラズマ処理中において、コイル５Ａに高周波電力が印加されることにより、プラズマ処理空間２１Ａに高温のプラズマが発生する。この高温のプラズマによって筒状壁２Ａはその内側から熱伝達により加熱されると共に、コイル５Ａの誘導加熱によっても加熱される。
プラズマは、プラズマ処理空間２１Ａのコイル５Ａに対応した領域で特に多く生成される。そのため、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応する部分は、高温のプラズマによって加熱され易い。特に、筒状壁２Ａのコイル５Ａの上下方向における中心位置に対応した部分は、最も温度が高くなる（図１３では、３００℃を示している）。
【0007】
ここで、通常、筒状壁２Ａは、プラズマ生成空間２１Ａ内における誘導電界の発生を妨げないような材料、例えば、セラミックスなどの絶縁性を有する材料によって形成されている。他方、筒状壁２Ａの上側の端面に連結された上側の部材３Ａと筒状壁２Ａの下側の端面に連結された下側の部材４Ａは、通常、筒状壁２Ａよりも熱伝導率の高い金属によって形成されている。そして、図１２及び１３に示すように、筒状壁２Ａの上側の端面と上側の部材３Ａ及び筒状壁２Ａの下側の端面と下側の部材４Ａは、プラズマ処理が実行される状態で接触している（なお、通常、筒状壁２Ａと上側の部材３Ａとの間、及び、筒状壁２Ａと下側の部材４Ａとの間には、図１３に示すように、チャンバ１Ａ内の真空状態を保つためにＯリングなどの真空シール部材が介設されている）。
一般的に、上側の部材３Ａと下側の部材４Ａは、チャンバヒーター（図示せず）によって筒状壁２Ａよりも低い温度で温度制御されている。そのため、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応した部分に加えられた熱は、筒状壁２Ａの上側の端面から上側の部材３Ａへ伝導し、同様に、筒状壁２Ａの下側の端面から下側の部材４Ａへ伝導する。換言すると、筒状壁２Ａのコイル５Ａよりも上側の部分及び下側の部分は、上側の部材３Ａ及び下側の部材４Ａによってそれぞれ冷却される。従って、筒状壁２Ａのコイル５Ａよりも上側の部分及び下側の部分は、コイル５Ａに対応する部分よりも温度が低くなる。
一般的に、上側の部材３Ａと下側の部材４Ａは、チャンバヒーター（図示せず）によって筒状壁２Ａよりも低い温度で温度制御されている。そのため、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応した部分に加えられた熱は、筒状壁２Ａの上側の端面から上側の部材３Ａへ伝導し、同様に、筒状壁２Ａの下側の端面から下側の部材４Ａへ伝導する。換言すると、筒状壁２Ａのコイル５Ａよりも上側の部分及び下側の部分は、上側の部材３Ａ及び下側の部材４Ａによってそれぞれ冷却される。従って、筒状壁２Ａのコイル５Ａよりも上側の部分及び下側の部分は、コイル５Ａに対応する部分よりも温度が低くなる。
【0008】
なお、図１２及び１３に示す例では、筒状壁２Ａの上下方向における中心位置よりも下側にコイル５Ａが巻回されている。そのため、筒状壁２Ａの最上部の温度（２５０℃）と筒状壁２Ａの最高温度（３００℃）との差（Δｔ１）は、５０℃となり、筒状壁２Ａの最下部の温度（２６０℃）と筒状壁の最高温度（３００℃）との差（Δｔ２）は、４０℃となる。
【0009】
このように、従来のプラズマ処理装置１０Ａが備える筒状壁２Ａは、プラズマ処理時に、上下方向において大きな温度差を生じる。その結果、プラズマ処理装置１０Ａを長時間に亘って連続的に駆動させた場合、筒状壁２Ａ内の熱応力により筒状壁２Ａにクラックが生じる場合がある。
本発明者は、以上の知見に基づき、プラズマ処理時に、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応した部分以外の部分の温度を、なるべく筒状壁２Ａの最高温度に近づける（即ち、筒状壁２Ａの上下方向における温度差を小さくする）ことにより筒状壁２Ａのクラックを効果的に防止できることを見出し、本発明を創出した。
本発明者は、以上の知見に基づき、プラズマ処理時に、筒状壁２Ａのコイル５Ａに対応した部分以外の部分の温度を、なるべく筒状壁２Ａの最高温度に近づける（即ち、筒状壁２Ａの上下方向における温度差を小さくする）ことにより筒状壁２Ａのクラックを効果的に防止できることを見出し、本発明を創出した。
【0010】
本発明のプラズマ処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、前記チャンバは、内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、第１の真空シール部材と、を具備し、前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
【0011】
本発明のプラズマ処理装置では、第１の真空シール部材が、筒状壁の上側及び下側の端面のうち、コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
従って、プラズマ処理を実行している状態において、筒状壁の遠い方の端面からそれに連結された部材に熱伝導が生じ難くなる。即ち、筒状壁の遠い方の端面が冷却され難くなる。従って、筒状壁の上下方向における温度差を小さくすることができ、効果的にクラックの発生を予防することができる。
なお、前記第１の真空シール部材がＯリングである場合、前記溝部の深さは、例えば、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
従って、プラズマ処理を実行している状態において、筒状壁の遠い方の端面からそれに連結された部材に熱伝導が生じ難くなる。即ち、筒状壁の遠い方の端面が冷却され難くなる。従って、筒状壁の上下方向における温度差を小さくすることができ、効果的にクラックの発生を予防することができる。
なお、前記第１の真空シール部材がＯリングである場合、前記溝部の深さは、例えば、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
【0012】
また、本発明の好ましいプラズマ処理装置において、チャンバは、筒状壁の上側及び下側の端面のうち、コイルの上下方向についての中心位置から近い方の端面と、上側及び下側の部材のうち、前記近い方の端面に連結された部材との間において、前記近い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記近い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された第２の真空シール部材を更に具備する。
前記第２の真空シール部材がＯリングである場合、前記溝部の深さは、例えば、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
前記第２の真空シール部材がＯリングである場合、前記溝部の深さは、例えば、前記Ｏリングの線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
【0013】
本プラズマ処理装置は、筒状壁の上側の端面と上側の部材との間、及び、筒状壁の下側の端面と下側の部材との間の双方が真空シール部材によって非接触とされている。従って、筒状壁の上下方向における温度差をより小さくすることができ、その結果、より効果的にクラックを防止することができる。
【0014】
また、本発明の好ましいプラズマ処理装置において、第１の真空シール部材は、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成され、複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
【0015】
一般的に、プラズマ処理装置に用いるＯリングは、プラズマによる劣化を防ぐことで長期に亘る真空シール性を確保するため、耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。また、Ｏリングの線径が大きければ真空シール性も高い。そのため、一般的には、耐プラズマ性を有する膜によって被覆された線径の大きな１本のＯリングがプラズマ処理装置に用いられている。しかしながら、耐プラズマ性を有する線径の大きなＯリングは、耐プラズマ性を有する膜を被覆するＯリングの表面積が広いため、非常に高価である。
この点、本プラズマ処理装置では、第１の真空シール部材が複数のＯリングから構成されており、且つ、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さい。そのため、最も内側に位置するＯリングによってそれより外側のＯリングがプラズマから保護される。最も内側に位置するＯリングは耐プラズマ性を有する膜によって被覆されているものの、線径が小さいため比較的廉価である。また、外側に位置するＯリングは、最も内側に位置するＯリングよりも線径が大きいため、チャンバの真空シール性を確保することができる。このように、本プラズマ処理装置では、比較的廉価である線径の小さな耐プラズマ性を有するＯリングと線径の大きなＯリングを併用することにより、経済的且つ効果的に長期に亘ってチャンバの真空状態を確保することができる。
この点、本プラズマ処理装置では、第１の真空シール部材が複数のＯリングから構成されており、且つ、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さい。そのため、最も内側に位置するＯリングによってそれより外側のＯリングがプラズマから保護される。最も内側に位置するＯリングは耐プラズマ性を有する膜によって被覆されているものの、線径が小さいため比較的廉価である。また、外側に位置するＯリングは、最も内側に位置するＯリングよりも線径が大きいため、チャンバの真空シール性を確保することができる。このように、本プラズマ処理装置では、比較的廉価である線径の小さな耐プラズマ性を有するＯリングと線径の大きなＯリングを併用することにより、経済的且つ効果的に長期に亘ってチャンバの真空状態を確保することができる。
【0016】
また、本発明の好ましいプラズマ処理装置において、第１の真空シール部材及び第２の真空シール部材は、それぞれ、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成され、複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
【0017】
本プラズマ処理装置は、上述したものと同様の理由により、より経済的且つ効果的に長期に亘ってチャンバの真空状態を確保することができる。
【発明の効果】
【0018】
以上に説明したように本発明によると、筒状壁にクラックが発生し難いプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略端面図。
【図2】同プラズマ処理装置の、筒状壁に対するコイルの位置関係を示す一部拡大概略端面図。
【図3】筒状壁に対するコイルの最も好ましい位置関係を示す一部拡大概略端面図。
【図6】第１の真空シール部材による真空シールの過程を示す一部拡大概略端面図。
【図7】第１実施形態に係るプラズマ処理装置の一部拡大概略端面図、及び、その上下方向における各部材の外面温度を示すグラフ。
【図8】第１実施形態に係るプラズマ処理装置の上側の部材が熱膨張する過程を表す一部省略概略端面図。
【図9】第２実施形態に係るプラズマ処理装置の一部拡大概略端面図。
【図10】第２実施形態に係るプラズマ処理装置の一部拡大概略端面図、及び、その上下方向における各部材の外面温度を示すグラフ。
【図11】第３実施形態に係るプラズマ処理装置の一部拡大概略端面図。
【図12】従来のプラズマ処理装置を示す概略端面図。
【図13】従来のプラズマ処理装置の一部拡大概略端面図、及び、その上下方向における各部材の外面温度を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本明細書では、主として筒状壁、コイル、及びそれらの近傍に位置する部材に着目して本発明のプラズマ処理装置の説明を行う。そのため、図面では、プラズマ処理装置の一部の構成（例えば、基板搬送手段（搬送口）、処理ガス供給手段、チャンバ内排気手段（排気口）など）を適宜省略して簡略化しており、各構成要素の寸法も適宜変更して表している。本明細書で特に言及しないプラズマ処理装置の構成については、従来用いられているプラズマ処理装置と同様の構成を採用することができる。
以下、添付図面を参照しつつ第１乃至第４実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置について順に説明するが、第２乃至第４実施形態の説明については、主として第１実施形態との相違点のみに着目し、第１実施形態と共通する構成については適宜説明を省略する。
さらに、本明細書において、「～」で結ばれた数値は、「～」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味する。複数の下限値と複数の上限値が別個に記載されている場合、任意の下限値と上限値を選択し、「～」で結ぶことができる。
以下、添付図面を参照しつつ第１乃至第４実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置について順に説明するが、第２乃至第４実施形態の説明については、主として第１実施形態との相違点のみに着目し、第１実施形態と共通する構成については適宜説明を省略する。
さらに、本明細書において、「～」で結ばれた数値は、「～」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味する。複数の下限値と複数の上限値が別個に記載されている場合、任意の下限値と上限値を選択し、「～」で結ぶことができる。
【0021】
［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１と、コイル５と、を備えている。チャンバ１は、筒状壁２と、筒状壁２の上側の端面と連結された上側の部材３と、筒状壁２の下側の端面と連結された下側の部材４と、第１の真空シール部材６と、を具備している。
以下、チャンバ１を構成する各部材（第１の真空シール部材６を除く）について分説した後、コイル５及び第１の真空シール部材６について詳述する。
図１に示すように、第１実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置１０は、チャンバ１と、コイル５と、を備えている。チャンバ１は、筒状壁２と、筒状壁２の上側の端面と連結された上側の部材３と、筒状壁２の下側の端面と連結された下側の部材４と、第１の真空シール部材６と、を具備している。
以下、チャンバ１を構成する各部材（第１の真空シール部材６を除く）について分説した後、コイル５及び第１の真空シール部材６について詳述する。
【0022】
＜筒状壁＞
筒状壁２は、その内側に、処理ガスの供給によりプラズマが生成されるプラズマ生成空間２１を有する筒状の部材である。筒状壁２の形状は、内側にプラズマ生成空間２１を有することを条件に、特に限定されない。本実施形態では、筒状壁２は、直胴（上下方向において外径が一定である）の円筒状に形成された筒状体２２と、筒状体２２の下端部において筒状体２２の径外方向に突出したフランジ部２３を有している。フランジ部２３は後述するクランプ２５が取り付けられる部分である。
プラズマは、後述するコイル５によって発生した誘導電界によって筒状壁２の内側に導入された処理ガスがプラズマ化されることによって生成される。従って、筒状壁２は、その内側に誘導電界が発生することを妨げないような絶縁性の材料によって形成される。このような材料としては、例えばセラミックスを主成分とする材料が挙げられる。
筒状壁２は、その内側に、処理ガスの供給によりプラズマが生成されるプラズマ生成空間２１を有する筒状の部材である。筒状壁２の形状は、内側にプラズマ生成空間２１を有することを条件に、特に限定されない。本実施形態では、筒状壁２は、直胴（上下方向において外径が一定である）の円筒状に形成された筒状体２２と、筒状体２２の下端部において筒状体２２の径外方向に突出したフランジ部２３を有している。フランジ部２３は後述するクランプ２５が取り付けられる部分である。
プラズマは、後述するコイル５によって発生した誘導電界によって筒状壁２の内側に導入された処理ガスがプラズマ化されることによって生成される。従って、筒状壁２は、その内側に誘導電界が発生することを妨げないような絶縁性の材料によって形成される。このような材料としては、例えばセラミックスを主成分とする材料が挙げられる。
【0023】
本明細書において、セラミックスを主成分とする材料とは、該材料を構成する全成分のうち、セラミックスの比率（質量％）が最も高い材料を意味する。そのため、セラミックスを主成分とする材料とは、実質的にセラミックスのみを含む材料のみならず、セラミックス及びセラミックス以外の成分（例えば、金属）を含む材料を包含している。なお、「実質的にセラミックのみを含む材料」とは、セラミックスを９８質量％以上含む材料を意味する。
なお、セラミックスは、無機物を焼き固めた焼結体の総称であり、特定の化学式によって特定されるものではない。セラミックスとしては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、石英（二酸化ケイ素）、窒化アルミニウム、イットリア（酸化イットリウム）、チタニア（二酸化チタン）、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）、及びこれらの混合物などが挙げられる。本発明では、アルミナ及び石英のうち少なくとも一方を主成分とするセラミックスが好ましく用いられ、より好ましくは、実質的にアルミナ及び石英のうち少なくとも一方のみを含むセラミックスが用いられる。
なお、セラミックスは、無機物を焼き固めた焼結体の総称であり、特定の化学式によって特定されるものではない。セラミックスとしては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、石英（二酸化ケイ素）、窒化アルミニウム、イットリア（酸化イットリウム）、チタニア（二酸化チタン）、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）、及びこれらの混合物などが挙げられる。本発明では、アルミナ及び石英のうち少なくとも一方を主成分とするセラミックスが好ましく用いられ、より好ましくは、実質的にアルミナ及び石英のうち少なくとも一方のみを含むセラミックスが用いられる。
【0024】
筒状壁２の厚みは特に限定されない。もっとも、筒状壁２の厚みがあまりに薄い場合、後述する第１の真空シール部材６を設けることが難しくなり、チャンバ内の真空状態が十分に保てない虞がある。他方、筒状壁２があまりに厚い場合、筒状壁２の上下方向だけでなく厚み方向（図１の紙面において左右方向）にも温度差が生じ、筒状壁２にクラックが生じ易くなる虞があるだけでなく、チャンバ内でプラズマが発生し難くなる虞がある。
これらを考慮すると、筒状壁２の厚みの下限値は、通常、５ｍｍであり、好ましくは７ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍである。また、筒状壁２の厚みの上限値は、通常、２０ｍｍであり、好ましくは１５ｍｍであり、より好ましくは１３ｍｍである。
これらを考慮すると、筒状壁２の厚みの下限値は、通常、５ｍｍであり、好ましくは７ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍである。また、筒状壁２の厚みの上限値は、通常、２０ｍｍであり、好ましくは１５ｍｍであり、より好ましくは１３ｍｍである。
【0025】
なお、本実施形態では、筒状体２２は、直胴状の円筒であるが、筒状体２２の形状はその他の任意の形状とすることができる。例えば、特に図示しないが、筒状体２２は、角筒であってもよく、側面視円錐台形の筒であってもよい。また、筒状壁２と下側の部材４を非接触とする場合、フランジ部２３を省くこともできる。
【0026】
＜上側の部材及び下側の部材＞
上側の部材３は、筒状壁２の上側に設けられる部材であり、下側の部材４は、筒状壁２の下側に設けられる部材である。上側の部材３は、筒状壁２の上側の端面と連結されており、下側の部材４は、筒状壁２の下側の端面に連結されている。
上側の部材３及び下側の部材４は、例えば、金属によって形成されており、このような金属としてはアルミ合金などが挙げられる。
上側の部材３は、筒状壁２の上側に設けられる部材であり、下側の部材４は、筒状壁２の下側に設けられる部材である。上側の部材３は、筒状壁２の上側の端面と連結されており、下側の部材４は、筒状壁２の下側の端面に連結されている。
上側の部材３及び下側の部材４は、例えば、金属によって形成されており、このような金属としてはアルミ合金などが挙げられる。
【0027】
上側の部材３の形状は、筒状壁２の上端開口部を閉塞可能であり且つ筒状壁２の上側の端面と連結可能であれば特に限定されない。本実施形態では、筒状壁２の上端開口部を閉塞する板状の天板部材３を上側の部材３として採用している。天板部材３の略中央部には、下方に窪んだ凹部３１が形成されている。特に図示しないが、通常、天板部材３の凹部３１を除く上面部には、処理ガス供給口が設けられており、この処理ガス供給口を介して処理ガス供給手段からプラズマ生成空間２１に処理ガスが供給される。
天板部材３の略中央部に凹部が形成されているため、プラズマ生成空間２１は、図１に示すように、断面視略Ｕ字状の空間となる。このような断面視略Ｕ字状のプラズマ生成空間２１を採用することにより、比較的小さい電力で高密度のプラズマを生成することができる。
天板部材３の略中央部に凹部が形成されているため、プラズマ生成空間２１は、図１に示すように、断面視略Ｕ字状の空間となる。このような断面視略Ｕ字状のプラズマ生成空間２１を採用することにより、比較的小さい電力で高密度のプラズマを生成することができる。
【0028】
下側の部材４の形状は、プラズマ生成空間２１と連接するプラズマ処理空間４１を内側有し且つ筒状壁２の下側の端面と連結可能であれば特に限定されない。本実施形態では、筒状壁２よりも外径が大きな円筒である下筒体４を下側の部材４として採用している。
下筒体４は、筒状壁２よりも外径が大きな直胴状の円筒である胴部４２と、胴部４２の下端開口部を閉塞し且つチャンバ１全体を支持する底板部４３と、胴部４２の上端縁から胴部４２の軸心方向へ延びた環状の支持部４４と、を有する。本実施形態では、下筒体４の支持部４４に筒状壁２が連結されている。
下筒体４の内側にあるプラズマ処理空間４１には、プラズマ処理の対象となる基板Ｓを載置する載置台８が設けられている。載置台８の高さは昇降シリンダなどの昇降手段によって任意の高さに調整することができる。
また、載置台８には、第１のインピーダンス整合器４６を介して接続された第１の高周波電源４７によって高周波電力が印加される。
下筒体４は、筒状壁２よりも外径が大きな直胴状の円筒である胴部４２と、胴部４２の下端開口部を閉塞し且つチャンバ１全体を支持する底板部４３と、胴部４２の上端縁から胴部４２の軸心方向へ延びた環状の支持部４４と、を有する。本実施形態では、下筒体４の支持部４４に筒状壁２が連結されている。
下筒体４の内側にあるプラズマ処理空間４１には、プラズマ処理の対象となる基板Ｓを載置する載置台８が設けられている。載置台８の高さは昇降シリンダなどの昇降手段によって任意の高さに調整することができる。
また、載置台８には、第１のインピーダンス整合器４６を介して接続された第１の高周波電源４７によって高周波電力が印加される。
【0029】
なお、天板部材３の形状及び下筒体４の形状は、適宜変更することが可能である。例えば、特に図示しないが、天板部材３は、凹部３１を有さない平板状であってもよい。また、下筒体４の胴部４２は、筒状壁２２の外径と略同じ大きさの外径を有する直胴状の円筒であってもよく、この場合、胴部４２の上端に筒状壁２を連結することができるため、支持部４４を省くことができる。
【0030】
＜支柱壁＞
支柱壁２４は、上側の部材３（本実施形態では、天板部材３）を支持する部材である。本実施形態では、支柱壁２４は、下筒体４の支持部４４の上面から天板部材３の下面にかけて垂直に立設されている。
後述するように、筒状壁２と上側の部材３との間に第１の真空シール部材６が介設されるため、支柱壁２４は、その上端面が筒状壁２の上端面よりも上側に位置する。支柱壁２４の上端面と筒状壁２の上端面との高低差が、後述する間隙Ｇに相当する。
支柱壁２４は、上側の部材３（本実施形態では、天板部材３）を支持する部材である。本実施形態では、支柱壁２４は、下筒体４の支持部４４の上面から天板部材３の下面にかけて垂直に立設されている。
後述するように、筒状壁２と上側の部材３との間に第１の真空シール部材６が介設されるため、支柱壁２４は、その上端面が筒状壁２の上端面よりも上側に位置する。支柱壁２４の上端面と筒状壁２の上端面との高低差が、後述する間隙Ｇに相当する。
【0031】
＜コイル＞
コイル５は、筒状壁２の外面に沿って螺旋状に巻回された線状の部材である。コイルは、図１乃至３に示すように、筒状壁２の外面に接しつつ巻回されていてもよく、特に図示しないが、筒状壁２の外面から僅かに離隔するように巻回されていてもよい（この場合、コイル５を支持する部材が用いられる）。もっとも、コイル５が筒状壁２の外面に接している場合、筒状壁２の温度が上がり易くなるため、コイル５は、筒状壁２の外面から僅かに離隔するように巻回されることが好ましい。
コイル５は、筒状壁２の外面に沿って螺旋状に巻回された線状の部材である。コイルは、図１乃至３に示すように、筒状壁２の外面に接しつつ巻回されていてもよく、特に図示しないが、筒状壁２の外面から僅かに離隔するように巻回されていてもよい（この場合、コイル５を支持する部材が用いられる）。もっとも、コイル５が筒状壁２の外面に接している場合、筒状壁２の温度が上がり易くなるため、コイル５は、筒状壁２の外面から僅かに離隔するように巻回されることが好ましい。
【0032】
図２は、筒状壁２に対するコイル５の位置関係を例示した、プラズマ処理装置１０の一部拡大断面図であり、図３は、コイル５が最も好ましい位置に巻回された本実施形態に係るプラズマ処理装置１０の一部拡大断面図である。以下、図２及び３を参照しつつコイル５と筒状壁２との好ましい位置関係について説明する。
なお、コイル５の位置関係は、後述する第１の真空シール部材６との位置関係を規定する指標となるため、便宜上、図２及び３では、コイル５、上側の部材３、筒状壁２、及び下側の部材４のみを表している。また、図２及び３では、便宜上、筒状壁２と上側の部材３及び下側の部材４は接触するように図示している。
また、図２及び３において、「Ｃ」は、螺旋状の線形であるコイル５の一端とその他端の上下方向における中心位置（以下、「中心位置Ｃ」と称する）を表し、「Ｗ」は、筒状壁２の上下方向における中心位置（以下、「中心位置Ｗ」と称する）を表す。
本発明では、コイル５を巻回する筒状壁２の位置は適宜変更することが可能であるが、プラズマの発生位置と筒状壁２の温度差の双方を考慮して設定することが好ましい。
なお、コイル５の位置関係は、後述する第１の真空シール部材６との位置関係を規定する指標となるため、便宜上、図２及び３では、コイル５、上側の部材３、筒状壁２、及び下側の部材４のみを表している。また、図２及び３では、便宜上、筒状壁２と上側の部材３及び下側の部材４は接触するように図示している。
また、図２及び３において、「Ｃ」は、螺旋状の線形であるコイル５の一端とその他端の上下方向における中心位置（以下、「中心位置Ｃ」と称する）を表し、「Ｗ」は、筒状壁２の上下方向における中心位置（以下、「中心位置Ｗ」と称する）を表す。
本発明では、コイル５を巻回する筒状壁２の位置は適宜変更することが可能であるが、プラズマの発生位置と筒状壁２の温度差の双方を考慮して設定することが好ましい。
【0033】
具体的には、プラズマ生成空間２１では、コイル５が巻回された位置に対応した領域でプラズマが特に多く生成される。そして、なるべく基板Ｓの近くでプラズマを発生させる方がプラズマ処理をより精度良く実行することが可能である。従って、プラズマ処理の精度を考慮すると、コイル５の巻回位置はなるべく下側であることが好ましい。
これを考慮すると、コイル５は、図２（ａ）に示すように、コイル５全体が中心位置Ｗよりも下側に位置し且つコイル５の下端が筒状壁２の筒状体２２の下端よりも上側に位置するように巻回されることが好ましく、図２（ｂ）に示すように、コイル５全体が中心位置Ｗよりも下側に位置し且つコイル５の下端と筒状壁２の筒状体２２の下端（フランジ部２３の上端）が略一致するように巻回されることがより好ましい。
他方、上述したように、筒状壁２の上側の端面があまりにコイル５から離れると、筒状壁２のコイル５が巻回された部分と筒状壁２の上側の端面の温度差が非常に大きくなり、筒状壁２にクラックが生じやすくなる虞がある。従って、筒状壁２のクラック発生防止を考慮すると、コイル５は、図２（ｃ）に示すように、中心位置Ｃと中心位置Ｗの高さが一致するように巻回されることが好ましい。
これを考慮すると、コイル５は、図２（ａ）に示すように、コイル５全体が中心位置Ｗよりも下側に位置し且つコイル５の下端が筒状壁２の筒状体２２の下端よりも上側に位置するように巻回されることが好ましく、図２（ｂ）に示すように、コイル５全体が中心位置Ｗよりも下側に位置し且つコイル５の下端と筒状壁２の筒状体２２の下端（フランジ部２３の上端）が略一致するように巻回されることがより好ましい。
他方、上述したように、筒状壁２の上側の端面があまりにコイル５から離れると、筒状壁２のコイル５が巻回された部分と筒状壁２の上側の端面の温度差が非常に大きくなり、筒状壁２にクラックが生じやすくなる虞がある。従って、筒状壁２のクラック発生防止を考慮すると、コイル５は、図２（ｃ）に示すように、中心位置Ｃと中心位置Ｗの高さが一致するように巻回されることが好ましい。
【0034】
これらを総合的に考慮すると、筒状壁２の上下方向における温度差が大きくなり過ぎないようにしつつ、なるべく中心位置Ｗよりも下側にコイル５を巻回することが最も好ましい。従って、図３に示すように、中心位置Ｃが中心位置Ｗよりも下側で且つコイル５の上端が中心位置Ｗより上側に位置するようにコイル５を巻回することが最も好ましい。
【0035】
図１に示すように、コイル５には、第２のインピーダンス整合器５１を介して第２の高周波電源５２が接続されており、この第２の高周波電源５２からコイル５に高周波電力が印加される。真空環境下でプラズマ生成空間２１内に処理ガスを供給し、コイル５に高周波電力を印加することにより、プラズマ生成空間２１に生じた誘導電界によって処理ガスがプラズマ化され、その結果、基板Ｓにプラズマ処理を施すことができる。
コイル５に印加される高周波電力の周波数及び電力は特に限定されないが、例えば、周波数は１０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲で設定され、電力は１００Ｗ～１００００Ｗの範囲で設定される。
コイル５に印加される高周波電力の周波数及び電力は特に限定されないが、例えば、周波数は１０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲で設定され、電力は１００Ｗ～１００００Ｗの範囲で設定される。
【0036】
＜第１の真空シール部材＞
プラズマ処理装置１０は、少なくとも第１の真空シール部材６を具備する。
第１の真空シール部材６は、主としてプラズマ処理中においてチャンバ１内の真空状態を保つ部材であり、本発明では、筒状壁２の上下方向における温度差を小さくするために設けられる部材でもある（後述する第２の真空シール部材７についても同様である）。
第１の真空シール部材６は、筒状壁２の上側及び下側の端面のうち、中心位置Ｃから遠い方の端面と、前記上側の部材３及び下側の部材４のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
プラズマ処理装置１０は、少なくとも第１の真空シール部材６を具備する。
第１の真空シール部材６は、主としてプラズマ処理中においてチャンバ１内の真空状態を保つ部材であり、本発明では、筒状壁２の上下方向における温度差を小さくするために設けられる部材でもある（後述する第２の真空シール部材７についても同様である）。
第１の真空シール部材６は、筒状壁２の上側及び下側の端面のうち、中心位置Ｃから遠い方の端面と、前記上側の部材３及び下側の部材４のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
【0037】
以下、主に図４乃至７を参照しつつ第１の真空シール部材について具体的に説明する。なお、図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線断面図であるが、便宜的に、筒状壁の断面内において、第１の真空シール部材６が設けられた部分を破線で囲って表している。また、図５乃至７について、便宜上、第１の真空シール部材の断面を示すハッチングは省略している（後述する図８乃至１１についても同様）。
【0038】
以下、本明細書において、筒状壁２の上側の端面を単に「上端面」と称し、筒状壁２の下側の端面を単に「下端面」と称し、中心位置Ｃから遠い方の端面を「遠端面」と称し、中心位置Ｃから近い方の端面を「近端面」と称する場合がある。
コイル５の巻回位置を変えることにより、筒状壁２の上端面及び下端面は、遠端面にもなり得るし近端面にもなり得る。なお、図２（ｃ）に示すように、中心位置Ｃと中心位置Ｗの高さが一致する場合、便宜上、筒状壁２の上端面及び下端面のうち一方を遠端面とし、他方を近端面とする。
コイル５の巻回位置を変えることにより、筒状壁２の上端面及び下端面は、遠端面にもなり得るし近端面にもなり得る。なお、図２（ｃ）に示すように、中心位置Ｃと中心位置Ｗの高さが一致する場合、便宜上、筒状壁２の上端面及び下端面のうち一方を遠端面とし、他方を近端面とする。
【0039】
本実施形態では、図１及び３に示すように、中心位置Ｃが中心位置Ｗよりも下側に位置するようにコイル５が巻回されている。従って、筒状壁２の遠端面は、その上端面であり、筒状壁２の近端面は、その下端面である。そのため、本実施形態では、図５に示すように、筒状壁２の上端面とそれに連結された部材（即ち、上側の部材３）との間に第１の真空シール部材６が介設されている。
第１の真空シール部材６は、特に限定されないが、好ましくは、図４に示すように筒状壁２の遠端面（本実施形態では上端面）の全周に亘る環状の弾性部材であり、本実施形態では、その断面形状が円形の弾性部材（いわゆる、Ｏリング）を第１の真空シール部材６として用いている。第１の真空シール部材６を用いることにより、チャンバ内の真空状態を容易に保つことができる。以下、その理由について図６を参照しつつ説明する。
第１の真空シール部材６は、特に限定されないが、好ましくは、図４に示すように筒状壁２の遠端面（本実施形態では上端面）の全周に亘る環状の弾性部材であり、本実施形態では、その断面形状が円形の弾性部材（いわゆる、Ｏリング）を第１の真空シール部材６として用いている。第１の真空シール部材６を用いることにより、チャンバ内の真空状態を容易に保つことができる。以下、その理由について図６を参照しつつ説明する。
【0040】
図６（ａ）は、筒状壁２と上側の部材３を連結する前の状態を示している。この状態において、第１の真空シール部材６（Ｏリング６）は、上側の部材３の下端面に形成された溝部９に嵌入されている。
上側の部材３の下面を支柱壁２４の上端面に近づけると、図６（ｂ）に示すように、第１の真空シール部材６は、上側及び下側から押圧されやや弾性変形する。この状態では、第１の真空シール部材６と上側の部材３及び筒状壁２との間に微細な間隙が存在するため、チャンバ１の内外が空間的に分離されていない状態（非真空シール状態）である。
次に、図６（ｂ）の状態から、上側の部材３を支柱壁２４の上端面と接するように押さえつけつつチャンバ１内を真空排気する。そうすると、第１の真空シール部材６は上側の部材３及び筒状壁２と密着するように大きく弾性変形し、上記微細な間隙がなくなり、図５で示すようにチャンバ１の内外が空間的に分離された状態（真空シール状態）となる。
本実施形態では、支柱壁２４の上端面が筒状壁２の上端面よりも上側に位置しているため、第１の真空シール部材６が真空排気の圧力により潰れ過ぎることがない。そのため、筒状壁２の上端面と上側の部材３の下面が非接触な状態のままチャンバ１内の真空状態を保つことができる。
上側の部材３の下面を支柱壁２４の上端面に近づけると、図６（ｂ）に示すように、第１の真空シール部材６は、上側及び下側から押圧されやや弾性変形する。この状態では、第１の真空シール部材６と上側の部材３及び筒状壁２との間に微細な間隙が存在するため、チャンバ１の内外が空間的に分離されていない状態（非真空シール状態）である。
次に、図６（ｂ）の状態から、上側の部材３を支柱壁２４の上端面と接するように押さえつけつつチャンバ１内を真空排気する。そうすると、第１の真空シール部材６は上側の部材３及び筒状壁２と密着するように大きく弾性変形し、上記微細な間隙がなくなり、図５で示すようにチャンバ１の内外が空間的に分離された状態（真空シール状態）となる。
本実施形態では、支柱壁２４の上端面が筒状壁２の上端面よりも上側に位置しているため、第１の真空シール部材６が真空排気の圧力により潰れ過ぎることがない。そのため、筒状壁２の上端面と上側の部材３の下面が非接触な状態のままチャンバ１内の真空状態を保つことができる。
【0041】
このように、本発明では、図５に示すように、チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において、遠端面（図５では、筒状壁の上端面）とそれと連結した部材（図５では、上側の部材３）とが非接触とされている。換言すると、筒状壁２の上端面と上側の部材３は、直接接しておらず、第１の真空シール部材６を介して間接的に連結されている。
プラズマ処理の実行により、筒状壁２は上述したように昇温するが、本発明では、遠端面とそれと連結した部材が非接触とされているため、筒状壁２の遠端面から連結した部材への直接的な熱伝導が生じない。また、第１の真空シール部材６は、通常、熱伝導率が低いため、第１の真空シール部材６を介した間接的な熱伝導も生じ難い。
プラズマ処理の実行により、筒状壁２は上述したように昇温するが、本発明では、遠端面とそれと連結した部材が非接触とされているため、筒状壁２の遠端面から連結した部材への直接的な熱伝導が生じない。また、第１の真空シール部材６は、通常、熱伝導率が低いため、第１の真空シール部材６を介した間接的な熱伝導も生じ難い。
【0042】
従って、図７に示すように、本発明では、筒状壁２の遠端面（本実施形態では、上端面）が、それと連結した部材（本実施形態では、上側の部材３）によって冷却され難いため、プラズマ処理を実行中の筒状壁２の上下方向における温度差が小さくなる。
具体的には、図７に示すように、筒状壁２の最上部の温度（２８０℃）と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ１）は、２０℃となり、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ１の値（５０℃）よりも温度差が小さくなる。
従って、本発明のプラズマ処理装置１０は、プラズマ処理を実行中に筒状壁２にクラックが生じ難くなり、プラズマ処理を長時間安定的に実行することができる。
具体的には、図７に示すように、筒状壁２の最上部の温度（２８０℃）と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ１）は、２０℃となり、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ１の値（５０℃）よりも温度差が小さくなる。
従って、本発明のプラズマ処理装置１０は、プラズマ処理を実行中に筒状壁２にクラックが生じ難くなり、プラズマ処理を長時間安定的に実行することができる。
【0043】
本実施形態では、筒状壁２の近端面である下端面とそれと連結した下側の部材４との間には、Ｏリングが介設されているものの、図７に示すように、筒状壁２のフランジ部２３と下側の部材４は、クランプ２５を用いて強制的に接触状態とされている。そのため、筒状壁２のコイル５より下側における温度分布は、上述した図１３に示す従来の筒状壁２Ａと略同様である。
【0044】
なお、図７に示す、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０の各部材の外面温度、Δｔ１及びΔｔ２は例示である。これらの値は、コイルに印加する電力、筒状壁２の素材、上側の部材３及び下側の部材４の調整温度（チャンバヒーターの温度）などによって変動するものの、これらがどのような値であっても、第一の真空シール部材６を用いることによって筒状壁２の上下方向における温度差を小さくすることが可能である。後述する第２乃至第４実施形態についても同様である。
【0045】
さらに、本発明では、筒状壁２の遠端面（本実施形態では、上端面）とそれと連結した部材（本実施形態では、上側の部材３）とが非接触とされているため、プラズマ処理状態において、プラズマ処理空間にパーティクルが発生することを効果的に防止することができる。以下、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）はプラズマ処理を開始直後の状態を表し、図８（ｂ）は、プラズマ処理を終了間際の状態を表す。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、破線は、筒状壁２の筒状体２２の厚み方向における中間点を通る基準線を表す。
【0046】
上側の部材３は、プラズマ処理を開始直後は比較的低温であるが、プラズマ処理を継続するにつれて徐々に昇温し、プラズマ処理を終了間際においてはプラズマ処理の開始直後よりも著しく高温となる。そのため、上側の部材３はプラズマ処理の開始から終了の間に左右方向に熱膨張する。その結果、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、プラズマ処理の開始直後に基準線の直上に位置した点Ａ（上側の部材３の上面における一点）は、プラズマ処理の終了間際には基準線よりも僅かに右側に位置がずれる。なお、筒状壁２も若干熱膨張するものの、通常、上側の部材３に比してその熱膨張率はかなり小さいため、その影響は殆ど無視することができる。
ここで、従来のプラズマ処理装置のように、筒状壁２と上側の部材３が接触していると、上述のような上側の部材３の熱膨張により筒状壁２の上端面と上側の部材３の下面とが擦れ合い、その結果、筒状壁２の一部又は上側の部材３の一部が微粒子状に剥離する（即ち、パーティクルが発生する）と共にプラズマ処理空間４１に拡散し、プラズマ処理の精度に悪影響を及ぼす場合がある。また、上側の部材３は、上下方向にも熱膨張するため、従来のプラズマ処理装置のように、筒状壁２と天板部材３とが接触していると、上側の部材３により筒状壁２の上面が押圧されるため筒状壁２にクラックが発生し易くなる虞がある。
これに対し、本実施形態では、筒状壁２の上端面と上側の部材３が第１の真空シール部材６によって非接触とされている。そのため、熱膨張によって上側の部材３と筒状壁２との位置関係にずれが生じても、第１の真空シール部材６が弾性変形することによりチャンバ１内の真空状態を保ったまま該ずれに対応可能である（図８（ｂ）参照）。そのため、筒状壁２の上端面と上側の部材３はプラズマ処理の過程において擦れ合わない。従って、本発明では、筒状壁２のクラック発生を防止できるだけでなく、プラズマ処理空間４１にパーティクルが拡散し基板に付着することを効果的に防止できる。
ここで、従来のプラズマ処理装置のように、筒状壁２と上側の部材３が接触していると、上述のような上側の部材３の熱膨張により筒状壁２の上端面と上側の部材３の下面とが擦れ合い、その結果、筒状壁２の一部又は上側の部材３の一部が微粒子状に剥離する（即ち、パーティクルが発生する）と共にプラズマ処理空間４１に拡散し、プラズマ処理の精度に悪影響を及ぼす場合がある。また、上側の部材３は、上下方向にも熱膨張するため、従来のプラズマ処理装置のように、筒状壁２と天板部材３とが接触していると、上側の部材３により筒状壁２の上面が押圧されるため筒状壁２にクラックが発生し易くなる虞がある。
これに対し、本実施形態では、筒状壁２の上端面と上側の部材３が第１の真空シール部材６によって非接触とされている。そのため、熱膨張によって上側の部材３と筒状壁２との位置関係にずれが生じても、第１の真空シール部材６が弾性変形することによりチャンバ１内の真空状態を保ったまま該ずれに対応可能である（図８（ｂ）参照）。そのため、筒状壁２の上端面と上側の部材３はプラズマ処理の過程において擦れ合わない。従って、本発明では、筒状壁２のクラック発生を防止できるだけでなく、プラズマ処理空間４１にパーティクルが拡散し基板に付着することを効果的に防止できる。
【0047】
第１の真空シール部材６の材料は特に限定されないが、熱伝導率が低い材料を用いることが好ましい。熱伝導率が低ければ低いほど、第１の真空シール部材６を介した上側の部材３への熱伝導が生じ難くなり、筒状壁２の上下方向における温度差をより小さくすることができる。
第１の真空シール部材６の熱伝導率は、好ましくは０．８Ｗ／（ｍＫ）以下であり、より好ましくは０．６Ｗ／（ｍＫ）であり、特に好ましくは０．５Ｗ／（ｍＫ）以下である。このような熱伝導率を満たす材料として公知のエラストマーや樹脂を用いることができ、具体的には、ニトリル系ゴム、シリコン系ゴム、アクリル系ゴム、エチレンプロピレン（ＥＰ）ゴム、スチレンブタジエン（ＳＢ）ゴムなどを用いることができる。
第１の真空シール部材６の熱伝導率は、好ましくは０．８Ｗ／（ｍＫ）以下であり、より好ましくは０．６Ｗ／（ｍＫ）であり、特に好ましくは０．５Ｗ／（ｍＫ）以下である。このような熱伝導率を満たす材料として公知のエラストマーや樹脂を用いることができ、具体的には、ニトリル系ゴム、シリコン系ゴム、アクリル系ゴム、エチレンプロピレン（ＥＰ）ゴム、スチレンブタジエン（ＳＢ）ゴムなどを用いることができる。
【0048】
また、特に図示しないが、筒状壁２の遠端面が下端面である場合、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間に第１の真空シール部材６が介設される。
この場合、上述と同様の理由により、筒状壁２の最下部の温度と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ２）が、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ２の値（４０℃）よりも小さくなり、筒状壁２の上下方向における温度差を小さくすることができる。また、この場合、第１の真空シール部材６は、後述する第２の真空シール部材７と同様に、下側の部材４の上端面に形成された溝部９に嵌入される。
この場合、上述と同様の理由により、筒状壁２の最下部の温度と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ２）が、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ２の値（４０℃）よりも小さくなり、筒状壁２の上下方向における温度差を小さくすることができる。また、この場合、第１の真空シール部材６は、後述する第２の真空シール部材７と同様に、下側の部材４の上端面に形成された溝部９に嵌入される。
【0049】
プラズマ処理を実行中において、筒状壁２の遠端面とそれと連結した部材とは非接触であり両者の間には間隙Ｇが存在する（図５参照）。間隙Ｇの幅は特に限定されず、適宜設定される。例えば、間隙Ｇの最小値は、０．３ｍｍであり、好ましくは０．４ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍである。また、間隙Ｇの最大値は、１．０ｍｍであり、好ましくは０．９ｍｍであり、より好ましくは０．８ｍｍである。
間隙Ｇが０．３ｍｍよりも小さい場合、チャンバ１内の真空度が僅かに変動することで遠端面とそれと連結した部材が接触する虞がある。他方、間隙Ｇが１．０ｍｍを超えると、プラズマに暴露される第１の真空シール部材６の表面積が増加し、第１の真空シール部材６がプラズマによって劣化し易くなる虞がある。
間隙Ｇが０．３ｍｍよりも小さい場合、チャンバ１内の真空度が僅かに変動することで遠端面とそれと連結した部材が接触する虞がある。他方、間隙Ｇが１．０ｍｍを超えると、プラズマに暴露される第１の真空シール部材６の表面積が増加し、第１の真空シール部材６がプラズマによって劣化し易くなる虞がある。
【0050】
第１の真空シール部材６としてＯリングを用いる場合、その線径は特に限定されず、目標とする間隙Ｇの幅を考慮して適宜設定される。
一般的に、線径が小さいＯリングは線径の大きなＯリングに比して、圧縮永久ひずみ率が大きい。そのため、線径が小さいＯリングを用いた場合、チャンバ内の真空状態を長期間に亘って安定的に保つことが難しい場合がある。これを考慮すると、Ｏリングの線径の最小値は、例えば、２．０ｍｍであり、好ましくは３．０ｍｍであり、より好ましくは５．０ｍｍである。他方、Ｏリングの線径が大きすぎると、チャンバの内のプラズマに曝露されるＯリングの表面積が大きくなり、Ｏリングが劣化し易くなる虞がある。これを考慮すると、Ｏリングの線径の最大値は、８．０ｍｍであり、好ましくは７．０ｍｍであり、より好ましくは６．０ｍｍである。なお、本明細書で例示したＯリングの線径は、弾性変形する前の状態を基準としている。
Ｏリングの硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－硬さの求め方－」に準拠して求められる硬度（ショアＡ））は特に限定されないが、例えば、５０～９０であり、好ましくは７０～９０である。
一般的に、線径が小さいＯリングは線径の大きなＯリングに比して、圧縮永久ひずみ率が大きい。そのため、線径が小さいＯリングを用いた場合、チャンバ内の真空状態を長期間に亘って安定的に保つことが難しい場合がある。これを考慮すると、Ｏリングの線径の最小値は、例えば、２．０ｍｍであり、好ましくは３．０ｍｍであり、より好ましくは５．０ｍｍである。他方、Ｏリングの線径が大きすぎると、チャンバの内のプラズマに曝露されるＯリングの表面積が大きくなり、Ｏリングが劣化し易くなる虞がある。これを考慮すると、Ｏリングの線径の最大値は、８．０ｍｍであり、好ましくは７．０ｍｍであり、より好ましくは６．０ｍｍである。なお、本明細書で例示したＯリングの線径は、弾性変形する前の状態を基準としている。
Ｏリングの硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－硬さの求め方－」に準拠して求められる硬度（ショアＡ））は特に限定されないが、例えば、５０～９０であり、好ましくは７０～９０である。
【0051】
また、第１の真空シール部材６が嵌入される溝部９の形状は、特に限定されない。図では、断面視矩形状の溝部９を採用しているが、これ以外にも、あり溝（断面視台形状の溝部９）や、断面視三角形状の溝部９などを用いることもできる（図示せず）。
溝部９の深さは特に限定されず、第１の真空シール部材６の形状に合わせて適宜設定することができる。例えば、第１の真空シール部材６としてＯリングを用いる場合、好ましくは、溝部９の深さの下限値は、Ｏリングの線径の０．３倍であり、より好ましくは０．５倍であり、特に好ましくは０．６倍である。また、好ましくは、溝部９の深さの上限値は、Ｏリングの線径の０．９倍であり、より好ましくは０．８倍であり、特に好ましくは０．７倍である。
溝部９の深さは特に限定されず、第１の真空シール部材６の形状に合わせて適宜設定することができる。例えば、第１の真空シール部材６としてＯリングを用いる場合、好ましくは、溝部９の深さの下限値は、Ｏリングの線径の０．３倍であり、より好ましくは０．５倍であり、特に好ましくは０．６倍である。また、好ましくは、溝部９の深さの上限値は、Ｏリングの線径の０．９倍であり、より好ましくは０．８倍であり、特に好ましくは０．７倍である。
【0052】
第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、上述した具体的な態様に限定されず、プラズマ処理を実行中に筒状壁２の遠端面とそれと連結した部材とが非接触であること条件に、様々な変更を加えることが可能である。
例えば、第１の真空シール部材６として、Ｏリング以外にも、断面形状が四角形状、Ｄ字状、不定形状の弾性部材などを用いることもできる。なお、第１の真空シール部材６の断面形状は、第１の真空シール部材６が弾性変形する前の状態を基準としている。
また、溝部９は、筒状壁２の上端面に形成されていてもよく、上側の部材３の下面と筒状壁２の上端面の両方に形成されていてもよい。なお、後者の場合、両溝部９の深さを合計した値が上述した数値範囲内に収まることが好ましい。
例えば、第１の真空シール部材６として、Ｏリング以外にも、断面形状が四角形状、Ｄ字状、不定形状の弾性部材などを用いることもできる。なお、第１の真空シール部材６の断面形状は、第１の真空シール部材６が弾性変形する前の状態を基準としている。
また、溝部９は、筒状壁２の上端面に形成されていてもよく、上側の部材３の下面と筒状壁２の上端面の両方に形成されていてもよい。なお、後者の場合、両溝部９の深さを合計した値が上述した数値範囲内に収まることが好ましい。
【0053】
［第２実施形態］
第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、チャンバ１が、第１の真空シール部材６に加えさらに第２の真空シール部材７を具備する。第２の真空シール部材７は、筒状壁２の近端面と該近端面に連結された部材との間において、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において筒状壁２の近端面と該近端面に連結された部材とが非接触となる状態で介設される。
換言すると、本実施形態において、チャンバ１は、筒状壁２の上端面と上側の部材３との間、及び、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間の双方に、筒状壁２の上端面と上側の部材３とを非接触とし且つ筒状壁２の下端面と下側の部材４とを非接触とした状態で真空シール部材（第１の真空シール部材６及び第２の真空シール部材７）を具備する。
第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、チャンバ１が、第１の真空シール部材６に加えさらに第２の真空シール部材７を具備する。第２の真空シール部材７は、筒状壁２の近端面と該近端面に連結された部材との間において、チャンバ１内でプラズマ処理が実行される状態において筒状壁２の近端面と該近端面に連結された部材とが非接触となる状態で介設される。
換言すると、本実施形態において、チャンバ１は、筒状壁２の上端面と上側の部材３との間、及び、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間の双方に、筒状壁２の上端面と上側の部材３とを非接触とし且つ筒状壁２の下端面と下側の部材４とを非接触とした状態で真空シール部材（第１の真空シール部材６及び第２の真空シール部材７）を具備する。
【0054】
例えば、筒状壁２の遠端面がその上端面である場合、筒状壁２の近端面はその下端面であり、それと連結した部材は下側の部材４である。そのため、図９に示すように、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間に第２の真空シール部材７（本実施形態では、Ｏリング７）が介設されている。なお、筒状壁２の上端面と上側の部材３との関係は、上述した第１実施形態（図５）と同じなので、図９では当該部分の図示を省略する。また、本実施形態では、筒状壁２の下端面と下側の部材４を非接触とするため、フランジ部２３にクランプ２５を設けていない。
上述した第１の真空シール部材６と同様に、第２の真空シール部材７は、下側の部材４の上面に形成された溝部９に嵌入されている。第２の真空シール部材７を上側及び下側から押圧しつつチャンバ１内を真空排気することにより、第２の真空シール部材７は、大きく弾性変形しつつ筒状壁２及び下側の部材４に密着する。これにより、チャンバ１の内外が空間的に分離された状態（真空シール状態）となる。
筒状壁２の下端面と下側の部材４との間に存在する間隙Ｇの幅は、上述した筒状壁２の上端面と上側の部材３との間に存在する間隙Ｇの幅と同じ範囲内とすることが好ましい。
上述した第１の真空シール部材６と同様に、第２の真空シール部材７は、下側の部材４の上面に形成された溝部９に嵌入されている。第２の真空シール部材７を上側及び下側から押圧しつつチャンバ１内を真空排気することにより、第２の真空シール部材７は、大きく弾性変形しつつ筒状壁２及び下側の部材４に密着する。これにより、チャンバ１の内外が空間的に分離された状態（真空シール状態）となる。
筒状壁２の下端面と下側の部材４との間に存在する間隙Ｇの幅は、上述した筒状壁２の上端面と上側の部材３との間に存在する間隙Ｇの幅と同じ範囲内とすることが好ましい。
【0055】
このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、第１の真空シール部材６に加え第２の真空シール部材７をさらに具備することにより、プラズマ処理が実行されている状態において、上側の部材３及び下側の部材４の双方が筒状壁２と接触しない。従って、図１０に示すように、筒状壁２の最上部の温度（２８０℃）と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ１）が２０℃となり、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ１の値（５０℃）よりも温度差が小さくなる。同様に、本実施形態では、筒状壁２の最下部の温度（２９０℃）と筒状壁２の最高温度（３００℃）との差（Δｔ２）が１０℃となり、上述した図１３に示す従来のプラズマ装置１０ＡのΔｔ２の値（４０℃）よりも温度差が小さくなる。従って、本実施形態では、第１実施形態よりもさらに筒状壁２の上下方向における温度差を小さくすることができる。
また、本実施形態では、筒状壁２の上端面と上側の部材３との間、及び、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間の双方が非接触であるため、チャンバ１内にパーティクルが拡散することをより確実に防止でき、より高精度なプラズマ処理を実行することができる。
また、本実施形態では、筒状壁２の上端面と上側の部材３との間、及び、筒状壁２の下端面と下側の部材４との間の双方が非接触であるため、チャンバ１内にパーティクルが拡散することをより確実に防止でき、より高精度なプラズマ処理を実行することができる。
【0056】
なお、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０については、上述した第１実施形態と同様に、様々な変更を加えることが可能である。
例えば、第２の真空シール部材７が嵌入される溝部９は、下側の部材４の上面ではなく、筒状壁２の下端面に形成されていてもよい。その他、第２実施形態に対して想定できる変更点については、上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する（第３及び第４実施形態についても同様）。
例えば、第２の真空シール部材７が嵌入される溝部９は、下側の部材４の上面ではなく、筒状壁２の下端面に形成されていてもよい。その他、第２実施形態に対して想定できる変更点については、上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する（第３及び第４実施形態についても同様）。
【0057】
［第３実施形態］
第１実施形態では、第１の真空シール部材６が、１つのＯリングから構成されていたが、第３実施形態では、第１の真空シール部材６は、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成されており、この複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
以下、２つのＯリングから構成された第１の真空シール部材６について図１１を参照しつつ説明する。
第１実施形態では、第１の真空シール部材６が、１つのＯリングから構成されていたが、第３実施形態では、第１の真空シール部材６は、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成されており、この複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
以下、２つのＯリングから構成された第１の真空シール部材６について図１１を参照しつつ説明する。
【0058】
図１１に示すように第１の真空シール部材６は、互いに内径の異なるＯリング６１とＯリング６２から構成されており、内側のＯリング６１は外側のＯリングよりも線径が小さい。従って、Ｏリング６１のみがチャンバの内側の露出している。
２つのＯリング６１，６２は、略同一平面上に同心状に配置されている。略同一平面上に配置されているとは、図１１に示すように、２つのＯリング６１，６２が、破線で示された水平線に沿って隣り合うように配置されていることを意味する。また、同心状に配置されているとは、Ｏリング６１の軸心とＯリング６２の軸心を通る鉛直線が一致するように配置されていることを意味する。該鉛直線は、筒状壁２の軸心と一致していてもよく、一致していなくてもよいが、筒状壁２の軸心と一致することが好ましい。
２つのＯリング６１，６２は、略同一平面上に同心状に配置されている。略同一平面上に配置されているとは、図１１に示すように、２つのＯリング６１，６２が、破線で示された水平線に沿って隣り合うように配置されていることを意味する。また、同心状に配置されているとは、Ｏリング６１の軸心とＯリング６２の軸心を通る鉛直線が一致するように配置されていることを意味する。該鉛直線は、筒状壁２の軸心と一致していてもよく、一致していなくてもよいが、筒状壁２の軸心と一致することが好ましい。
【0059】
内側のＯリング６１の表面には、耐プラズマ性を有する膜（以下、「耐プラズマ膜」と称する）が被覆されている。Ｏリング６１が耐プラズマ膜によって被覆されることにより、該Ｏリング６１よりも外側に位置するＯリング６２（図１１では、Ｏリング６２）を耐プラズマ膜によって被覆せずとも第１の真空シール部材６（複数のＯリング）に耐プラズマ性を付与することができる。
耐プラズマ膜は特に限定されないが、例えば、フッ素系樹脂を含む膜が例示できる。
フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレンの重合体を用いることが好ましい。テトラフルオロエチレンの重合体としては、例えば、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、及びＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などが挙げられる。
耐プラズマ膜は特に限定されないが、例えば、フッ素系樹脂を含む膜が例示できる。
フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレンの重合体を用いることが好ましい。テトラフルオロエチレンの重合体としては、例えば、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、及びＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などが挙げられる。
【0060】
本実施形態では、内側のＯリング６１により外側のＯリング６２がプラズマから保護される。耐プラズマ性を有するＯリングは、耐プラズマ膜で被覆する表面積が広ければ広いほど高価である。しかし、Ｏリング６１は耐プラズマ膜によって被覆されているものの、線径が比較的小さいため廉価である。また、外側のＯリング６２は、Ｏリング６１よりも線径が大きいため、チャンバ１の真空シール性を確保することができる。このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、比較的廉価である線径の小さな耐プラズマ性を有するＯリング６１と線径の大きなＯリング６２を併用することにより、経済的且つ効果的に長期に亘ってチャンバ１の真空状態を確保することができる。
【0061】
なお、これまで第１の真空シール部材６が２つのＯリングから構成されている場合について説明したが、本実施形態において、Ｏリングの数は２つに限られず、３つ以上とすることも可能である。
Ｏリングが３つ以上である場合、複数のＯリングは、チャンバ１の内側から外側に向かって、内径の小さい順に配置されていてもよいし、線径の大きさとは無関係に無作為に配置してもよい（但し、最も内側のＯリングの線径が最も小さいことを条件とする）。
また、Ｏリングの数が３つ以上である場合、外側のＯリング（最も内側のＯリング以外のＯリング）は、互いに同じ線径であってもよい。
Ｏリングが３つ以上である場合、複数のＯリングは、チャンバ１の内側から外側に向かって、内径の小さい順に配置されていてもよいし、線径の大きさとは無関係に無作為に配置してもよい（但し、最も内側のＯリングの線径が最も小さいことを条件とする）。
また、Ｏリングの数が３つ以上である場合、外側のＯリング（最も内側のＯリング以外のＯリング）は、互いに同じ線径であってもよい。
【0062】
［第４実施形態］
第３実施形態では、第１の真空シール部材が、複数のＯリングから構成されていたが、第４実施形態では、第１の真空シール部材及び前記第２の真空シール部材は、それぞれ、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成され、複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
即ち、第４実施形態は、上述した第２実施形態が備える第１及び第２の真空シール部材が、共に上述した第３実施形態と同様に、複数のＯリングから構成された実施形態である。本実施形態における第２の真空シール部材の具体的な態様については、第３実施形態と同様であるため図面及びその説明を省略する。
第３実施形態では、第１の真空シール部材が、複数のＯリングから構成されていたが、第４実施形態では、第１の真空シール部材及び前記第２の真空シール部材は、それぞれ、略同一平面上において略同心状に配置された、互いに異なる内径を有する複数のＯリングから構成され、複数のＯリングのうち、最も内側に位置するＯリングの線径が他のＯリングの線径よりも小さく、最も内側に位置するＯリングの表面が耐プラズマ性を有する膜によって被覆されている。
即ち、第４実施形態は、上述した第２実施形態が備える第１及び第２の真空シール部材が、共に上述した第３実施形態と同様に、複数のＯリングから構成された実施形態である。本実施形態における第２の真空シール部材の具体的な態様については、第３実施形態と同様であるため図面及びその説明を省略する。
【0063】
第４実施形態では、第３実施形態と同様の理由により、より安定的にチャンバ内の真空状態を保つことができると共に、低廉なＯリングを用いて第１及び第２の真空シール部材の双方に耐プラズマ性を付与することができる。
また、第４実施形態では、第２実施形態と同様の理由により、プラズマ処理空間にパーティクルが混入することを効果的に防止することができる。
また、第４実施形態では、第２実施形態と同様の理由により、プラズマ処理空間にパーティクルが混入することを効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【0064】
１０…プラズマ処理装置、１…チャンバ、２…筒状壁、２１…プラズマ生成空間、２２…筒状体、２３…フランジ部、２４…支柱壁、３…上側の部材（天板部材）、３１…凹部、４…下側の部材（下筒体）、４１…プラズマ処理空間、４２…胴部、４３…底板部、４４…支持部、５…コイル、６…第１の真空シール部材、７…第２の真空シール部材、８…載置台、９…溝部、Ｓ…基板
【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】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、
前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、
前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
前記チャンバは、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から近い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記近い方の端面に連結された部材との間において、前記近い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記近い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された、断面円形のＯリングである第２の真空シール部材を更に具備す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】
前記筒状壁の内側でプラズマを生成するために高周波電力が印加される部材として、前記コイルのみを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項4】
チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、
前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか一方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記一方の端面に連結された部材との間において、前記一方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記一方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記チャンバは、
内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、
前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、
前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、
断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、
前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、
前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、
前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか一方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記一方の端面に連結された部材との間において、前記一方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記一方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設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】
前記チャンバは、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか他方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記他方の端面に連結された部材との間において、前記他方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記他方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された、断面円形のＯリングである第２の真空シール部材を更に具備することを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記筒状壁の内側でプラズマを生成するために高周波電力が印加される部材として、前記コイルのみを備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項7】
前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において非接触となる、前記筒状壁の端面と前記連結された部材との間には、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の間隙が存在することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
本発明のプラズマ処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、前記チャンバは、内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、前記コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、前記遠い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本発明のプラズマ処理装置では、第１の真空シール部材が、筒状壁の上側及び下側の端面のうち、コイルの上下方向についての中心位置から遠い方の端面と、上側及び下側の部材のうち、前記遠い方の端面に連結された部材との間において、チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記遠い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されている。
従って、上側及び下側の部材が筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成されていても、プラズマ処理を実行している状態において、筒状壁の遠い方の端面からそれに連結された部材に熱伝導が生じ難くなる。即ち、筒状壁の遠い方の端面が冷却され難くなる。従って、筒状壁の上下方向における温度差を小さくすることができ、効果的にクラックの発生を予防することができる。
なお、前記溝部の深さは、例えば、前記第１の真空シール部材（断面円形のＯリング）の線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
従って、上側及び下側の部材が筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成されていても、プラズマ処理を実行している状態において、筒状壁の遠い方の端面からそれに連結された部材に熱伝導が生じ難くなる。即ち、筒状壁の遠い方の端面が冷却され難くなる。従って、筒状壁の上下方向における温度差を小さくすることができ、効果的にクラックの発生を予防することができる。
なお、前記溝部の深さは、例えば、前記第１の真空シール部材（断面円形のＯリング）の線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
また、本発明の好ましいプラズマ処理装置において、チャンバは、筒状壁の上側及び下側の端面のうち、コイルの上下方向についての中心位置から近い方の端面と、上側及び下側の部材のうち、前記近い方の端面に連結された部材との間において、前記近い方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記近い方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された、断面円形のＯリングである第２の真空シール部材を更に具備する。
前記溝部の深さは、例えば、第２の真空シール部材（断面円形のＯリング）の線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
前記溝部の深さは、例えば、第２の真空シール部材（断面円形のＯリング）の線径の０．３倍以上０．９倍以下に設定される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
本プラズマ処理装置は、筒状壁の上側の端面と上側の部材との間、及び、筒状壁の下側の端面と下側の部材との間の双方が真空シール部材によって非接触とされている。従って、筒状壁の上下方向における温度差をより小さくすることができ、その結果、より効果的にクラックを防止することができる。
なお、本発明は、チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、前記チャンバは、内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか一方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記一方の端面に連結された部材との間において、前記一方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記一方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置としても提供される。
そして、前記チャンバは、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか他方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記他方の端面に連結された部材との間において、前記他方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記他方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された、断面円形のＯリングである第２の真空シール部材を更に具備することが好ましい。
本発明のプラズマ処理装置としては、前記筒状壁の内側でプラズマを生成するために高周波電力が印加される部材として、前記コイルのみを備える構成を採用可能である。
また、本発明のプラズマ処理装置において、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において非接触となる、前記筒状壁の端面と前記連結された部材との間には、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の間隙が存在することが好ましい。
なお、本発明は、チャンバと、前記チャンバ内でプラズマ処理を実行するために高周波電力が印加されるコイルと、を備え、前記チャンバは、内側に処理ガスが供給されてプラズマが生成される筒状壁と、前記筒状壁の上側の端面と連結された上側の部材と、前記筒状壁の下側の端面と連結された下側の部材と、断面円形のＯリングである第１の真空シール部材と、を具備し、前記上側及び下側の部材は、前記筒状壁よりも熱伝導率の高い金属で形成され、前記コイルは、前記筒状壁の外面に沿って巻回されており、前記第１の真空シール部材は、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか一方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記一方の端面に連結された部材との間において、前記一方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記一方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設されていることを特徴とするプラズマ処理装置としても提供される。
そして、前記チャンバは、前記筒状壁の上側及び下側の端面のうち、いずれか他方の端面と、前記上側及び下側の部材のうち、前記他方の端面に連結された部材との間において、前記他方の端面及び／又は前記連結された部材に形成された溝部に嵌入され、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において前記他方の端面と前記連結された部材とが非接触となる状態で介設された、断面円形のＯリングである第２の真空シール部材を更に具備することが好ましい。
本発明のプラズマ処理装置としては、前記筒状壁の内側でプラズマを生成するために高周波電力が印加される部材として、前記コイルのみを備える構成を採用可能である。
また、本発明のプラズマ処理装置において、前記チャンバ内でプラズマ処理が実行される状態において非接触となる、前記筒状壁の端面と前記連結された部材との間には、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の間隙が存在することが好ましい。