特開 2023-2250 排気網の製造方法、プラズマ処理装置および排気網

(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】P2023002250

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】排気網の製造方法、プラズマ処理装置および排気網

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20221227BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20221227BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 B

H01L21/31 C

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103382

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 誠治

(72)【発明者】

【氏名】増澤 健二

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 一憲

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA04

4K030EA11

4K030FA01

4K030GA02

4K030KA28

4K030KA46

4K030LA15

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB26

5F004BB28

5F004BB29

5F004BC03

5F004BD04

5F004CA02

5F045AA08

5F045AE17

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB03

5F045EC05

5F045EC08

5F045EF05

5F045EG02

5F045EH02

5F045EK07

5F045EM09

(57)【要約】

【課題】排気性能および放電安定性の両立を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置の処理容器からガスを排気する際に当該ガスを通過させる排気網の製造方法であって、（ａ）複数の金属板を準備する工程と、（ｂ）複数の六角形状の貫通孔が隣接するハニカム構造を前記複数の金属板の各々に形成し、複数の薄板ハニカム網を得る工程と、（ｂ）前記複数の薄板ハニカム網の前記複数の貫通孔が相互に連通するように前記複数の薄板ハニカム網を積層し、当該複数の薄板ハニカム網同士を接合することにより厚板化された前記排気網を製作する工程と、を含む、ことを特徴とする排気網の製造方法が提供される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置の処理容器からガスを排気する際に当該ガスを通過させる排気網の製造方法であって、
（ａ）複数の金属板を準備する工程と、
（ｂ）複数の六角形状の貫通孔が隣接するハニカム構造を前記複数の金属板の各々に形成し、複数の薄板ハニカム網を得る工程と、
（ｃ）前記複数の薄板ハニカム網の前記複数の貫通孔が相互に連通するように前記複数の薄板ハニカム網を積層し、当該複数の薄板ハニカム網同士を接合することにより厚板化された前記排気網を製作する工程と、を含む、
ことを特徴とする排気網の製造方法。

【請求項2】

前記排気網における前記ハニカム構造の開口率は、８５％以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気網の製造方法。

【請求項3】

前記複数の貫通孔のうち相互に隣接する貫通孔同士の間隔は、０．３ｍｍ～０．４ｍｍの範囲である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の排気網の製造方法。

【請求項4】

前記複数の貫通孔を挟んで平行に延在する一対の孔辺間の間隔は、前記排気網の厚みに対して１．４倍～２．０倍の範囲である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気網の製造方法。

【請求項5】

前記（ｃ）の工程では、前記複数の薄板ハニカム網同士を拡散接合により接合する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排気網の製造方法。

【請求項6】

前記（ｂ）の工程では、前記複数の金属板の各々に複数のハニカム形状のマスクを介してウェットエッチングを行うことにより、前記複数の貫通孔を形成する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排気網の製造方法。

【請求項7】

基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記基板を載置する載置台を備えた処理容器と、
前記処理容器に設けられた排気口に接続される排気管と、
前記排気管に設けられ、前記処理容器内のガスを排気する排気機構と、
前記載置台から前記排気口を介して前記排気管の前記排気機構に至るまでの間の位置に設けられる排気網と、を含み、
前記排気網は、
複数の六角形状の貫通孔が隣接するハニカム構造を有するとともに、複数の薄板ハニカム網を厚み方向に接合した構成を有することで厚板化している、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記排気網は、前記複数の薄板ハニカム網同士を拡散接合により接合した構成を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記排気網が設けられる位置は、前記排気網によって前記排気口が覆われる位置である、
ことを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置に設けられる排気網であって、
複数の六角形状の貫通孔が隣接するハニカム構造を有するとともに、複数の薄板ハニカム網を厚み方向に接合した構成を有することで厚板化している、
ことを特徴とする排気網。

【請求項11】

前記排気網は、前記複数の薄板ハニカム網同士を拡散接合により接合した構成を有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の排気網。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排気網の製造方法、プラズマ処理装置および排気網に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、処理容器内にガスを導入してプラズマ化し、エッチング等の処理を基板に対して行うプラズマ処理装置が開示されている。この処理時に発生したガスは、処理容器内から排気部（排気機構）に排気される。排気部へのプラズマの侵入を抑制するため、プラズマ処理装置は、金属から形成され、接地電位に接続される排気網（網部材）を備える。排気網は、当該排気網の厚さ方向に貫通した円形の貫通孔を複数有する。

【0003】

この種の排気網は、各貫通孔の開口率が大きいほどガスが排気し易くなるが、プラズマの侵入による異常放電が発生し易くなる。つまり、排気網の排気性能と放電安定性はトレードオフの関係にある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０‐１８８１９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、排気性能および放電安定性の両立を図ることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、プラズマ処理装置の処理容器からガスを排気する際に当該ガスを通過させる排気網の製造方法であって、（ａ）複数の金属板を準備する工程と、（ｂ）複数の六角形状の貫通孔が隣接するハニカム構造を前記複数の金属板の各々に形成し、複数の薄板ハニカム網を得る工程と、（ｃ）前記複数の薄板ハニカム網の前記複数の貫通孔が相互に連通するように前記複数の薄板ハニカム網を積層し、当該複数の薄板ハニカム網同士を接合することにより厚板化された前記排気網を製作する工程と、を含む、ことを特徴とする排気網の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一態様によれば、排気性能および放電安定性の両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。

【図2】図１の処理容器からガスを排気する箇所を拡大して示す断面模式図である。

【図3】一実施形態に係る排気網を示す斜視図である。

【図4】一実施形態に係る排気網のハニカム構造を拡大した説明図である。

【図5】一実施形態に係る排気網の製造方法を示す工程説明図である。

【図6】一実施形態に係る排気網の排気性能を確認した実験結果を示す説明図である。

【図7】一実施形態に係る処理容器内の圧力の変化およびプラズマの出力の変化における放電安定性を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。図１に示すように、一実施形態に係る排気網１００は、プラズマ処理装置１に適用される。以下、本発明の理解の容易化のため、プラズマ処理装置１の構成について先に説明する。

【0011】

プラズマ処理装置１は、ＦＰＤ用基板（以下、単に基板Ｇという）に対して各種の基板処理を行う誘導結合プラズマ（Inductive Coupled Plasma:ＩＣＰ）の処理装置である。基板Ｇを加工して製造されるＦＰＤは、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display:ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence:ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）等があげられる。この場合、基板Ｇの材料としては、ガラスまたは合成樹脂等が適用される。基板Ｇは、表面に回路がパターニングされたもの、あるいは回路を備えない支持基板等を含み得る。基板Ｇの平面寸法は、長辺が１８００ｍｍ～３４００ｍｍ程度の範囲であり、短辺が１５００ｍｍ～３０００ｍｍ程度の範囲であるとよい。また、基板Ｇの厚みは、０．２ｍｍ～４．０ｍｍ程度の範囲であるとよい。プラズマ処理装置１が行う基板処理としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理やエッチング処理等があげられる。以下では、基板処理として成膜処理を行うプラズマ処理装置１について説明する。

【0012】

プラズマ処理装置１は、直方体状の箱型の処理容器１０を備える。処理容器１０は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属によって形成される。なお、処理容器１０は、基板Ｇの形状に応じて適切な形状に形成されるとよく、例えば、基板Ｇが円板や楕円板である場合に、処理容器１０は円筒状や楕円筒状等に形成されることが好ましい。

【0013】

処理容器１０は、鉛直方向の所定位置に、当該処理容器１０の内側に突出する矩形状の支持枠１１を備え、この支持枠１１により誘電体板１２を水平方向に支持している。処理容器１０は、誘電体板１２を挟んで上チャンバ１３と下チャンバ１４とに分かれている。上チャンバ１３は、アンテナ室１３ａを内側に形成している。下チャンバ１４は、基板Ｇが収容されるとともに、基板処理を行う内部空間１４ａを内側に形成している。

【0014】

下チャンバ１４の側壁１５は、ゲートバルブ１６によって開閉する搬出入口１７を備える。プラズマ処理装置１は、ゲートバルブ１６の開放時に、図示しない搬送装置により、搬出入口１７を介して基板Ｇの搬出入を行う。

【0015】

また、下チャンバ１４の側壁１５は、接地線１８を介して接地（接地電位に接続）されている。下チャンバ１４の四方の側壁１５は、無端状に周回するシール溝１９を上端に有する。シール溝１９にＯリング等のシール部材２０が配置されることにより、支持枠１１および下チャンバ１４は、内部空間１４ａを気密にシールしている。

【0016】

支持枠１１は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属によって形成されている。また、誘電体板１２は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスや石英によって形成されている。

【0017】

支持枠１１の内側には、当該支持枠１１に連結され、複数の長尺状部材からなり内部空間１４ａにガスを吐出するシャワーヘッド２１が、誘電体板１２を支持する支持梁を兼ねて設けられている。誘電体板１２は、シャワーヘッド２１の上面に支持されている。シャワーヘッド２１は、アルミニウム等の金属によって形成され、陽極酸化による表面処理が施されていることが好ましい。シャワーヘッド２１の内部には、水平方向に沿ってガス流路２１ａが形成されている。また、シャワーヘッド２１は、ガス流路２１ａとシャワーヘッド２１の下面（内部空間１４ａ）を連通する複数のガス吐出孔２１ｂを有する。

【0018】

シャワーヘッド２１の上面には、ガス流路２１ａに連通するガス導入管２２が接続されている。ガス導入管２２は、上チャンバ１３内を上方向に延在して当該上チャンバ１３を貫通し、処理容器１０の外部に設けられたガス供給部２３に接続されている。

【0019】

ガス供給部２３は、ガス導入管２２に結合されるガス供給管２４を有するとともに、ガス供給管２４の上流から下流に向かって順に、ガス供給源２５、マスフローコントローラ２６および開閉バルブ２７を備える。成膜処理において、ガスは、ガス供給源２５から供給され、マスフローコントローラ２６により流量が制御されるとともに、開閉バルブ２７により供給タイミングが制御される。このガスは、ガス供給管２４からガス導入管２２を通ってガス流路２１ａに流入し、各ガス吐出孔２１ｂを通って内部空間１４ａに放出される。

【0020】

アンテナ室１３ａを形成する上チャンバ１３内には、高周波アンテナ２８が設置されている。高周波アンテナ２８は、銅等の導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に配線して形成される。あるいは、高周波アンテナ２８は、環状のアンテナ線を多重に設置したものでもよい。高周波アンテナ２８の端子には、上チャンバ１３内を上方向に延在する給電部材２９が接続されている。

【0021】

給電部材２９は、処理容器１０の外部に突出する上端を有し、この上端に給電線３０が接続されている。給電線３０は、インピーダンス整合を行う整合器３１を介して高周波電源３２に接続されている。高周波電源３２は、基板処理に応じた周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を高周波アンテナ２８に印加する。これにより、高周波アンテナ２８は、下チャンバ１４内に誘導電界を形成する。

【0022】

そして、処理容器１０は、搬出入口１７から搬入された基板Ｇを載置するステージ４０（載置台）を下チャンバ１４内に備える。ステージ４０は、ステージ本体４１、台座４２、複数のリフトピン４３および複数のリフトピン昇降機構４４を有する。下チャンバ１４に搬入された基板Ｇは、各リフトピン昇降機構４４により上昇された各リフトピン４３に受け渡されて、各リフトピン４３を下降させることで、ステージ本体４１上に載置される。

【0023】

ステージ本体４１は、平面視で長方形状に形成され、基板Ｇと同程度の平面寸法の載置面４１１を有する。例えば、載置面４１１の平面寸法は、長辺が１８００ｍｍ～３４００ｍｍ程度の範囲であり、短辺が１５００ｍｍ～３０００ｍｍ程度の範囲であるとよい。

【0024】

ステージ本体４１の載置面４１１とシャワーヘッド２１との間には、プラズマ処理空間ＰＣＳが形成される。プラズマ処理空間ＰＣＳにおいては、高周波アンテナ２８が形成した誘導電界により、シャワーヘッド２１から内部空間１４ａに供給したガスをプラズマ化したプラズマが生成される。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間ＰＣＳにて生成されたプラズマ中の成膜プリカーサを基板Ｇに提供する。

【0025】

また、ステージ本体４１は、アルミニウムやアルミニウム合金等によって形成され、抵抗体であるヒータ線４５を内部に備える。ヒータ線４５は、ヒータ駆動部４６に接続され、ヒータ駆動部４６の電力供給に基づき昇温する。ヒータ駆動部４６は、プラズマ処理装置１の制御部６０に接続され、制御部６０の温度指令に応じた電力を出力する。さらに、ステージ本体４１は、冷却機構を備えて精密な温度制御を行えるようにしてもよい。例えば、プラズマ処理装置１は、基板処理（成膜処理）を行う際に、ステージ４０の載置面４１１を、２００℃程度に加熱してその温度状態を維持する。

【0026】

台座４２は、絶縁材料によって形成され、下チャンバ１４の底板３３に配置されてステージ本体４１を支持する。台座４２は、底部に開口を有しており、底板３３に対してステージ本体４１を離間させた状態で、ステージ本体４１を固定および支持している。

【0027】

プラズマ処理装置１は、装置全体の動作を制御する制御部６０を有する。制御部６０は、１以上のプロセッサ６１、メモリ６２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を備える制御用コンピュータである。メモリ６２は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含み、プログラムおよびレシピデータを保存する制御部６０の記憶部を形成している。なお、メモリ６２の一部は、プロセッサ６１に内蔵されていてもよい。入出力インタフェースには、プラズマ処理装置１の入出力装置（不図示）が接続されている。入出力装置としては、例えば、タッチパネル、モニタ、キーボード等があげられる。１以上のプロセッサ６１は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものであり得る。１以上のプロセッサ６１は、メモリ６２のプログラムを実行し、またレシピデータに沿ってプラズマ処理を基板Ｇに対して行う。

【0028】

そして、プラズマ処理装置１は、処理容器１０の底板３３に、内部空間１４ａのガスを排気する排気口１４ｂを有するとともに、排気口１４ｂを介して処理容器１０に接続する排気部７０を備える。なお、図１中では、１つの排気口１４ｂおよび１つの排気部７０を例示しているが、プラズマ処理装置１は、排気口１４ｂおよび排気部７０を複数備えてもよい。

【0029】

排気口１４ｂは、正円形状に形成され、処理容器１０の側壁とステージ４０との間に設けられている。排気口１４ｂの直径は、処理容器１０の大きさにもよるが、例えば、２００ｍｍ～４００ｍｍ程度の範囲に設定されることが好ましく、本実施形態では、３００ｍｍに設定されている。なお、排気口１４ｂの形状は、配置位置によっては必ずしも正円形状でなくてもよく、半円形状など、配置位置に応じた形状となってもよい。

【0030】

図２は、処理容器１０からガスを排気する排気口１４ｂ（ガス排気口）を拡大して示す断面模式図である。図２に示すように、排気部７０は、排気口１４ｂに接続される排気管７１と、排気管７１に設けられて処理容器１０内のガス（例えば、揮発性ガス）を排気する排気機構７２と、を含む。

【0031】

排気管７１は、断面形状が円形であり、排気口１４ｂと連通する通路７１ａを内側に有するパイプであり、適宜の金属から形成されている。排気管７１は、図２中に示すように下方に向かって直線状に延在していてもよく、途中位置で湾曲または屈曲した形状でもよい。また上記したように、処理容器１０が接地されていることで、処理容器１０に連結された排気管７１も接地される。通路７１ａを構成する排気管７１の内周面には、当該排気管７１の腐食を抑制するためのコーティングが施されていることが好ましい。

【0032】

図１および図２に示すように、排気機構７２は、排気管７１のガスの流通方向下流側に向かって順に、ＡＰＣ（Automatic Pressure Control）バルブ７３、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）７４およびドライポンプ７５を備える。排気機構７２は、ドライポンプ７５により処理容器１０内を粗引きした後、ターボ分子ポンプ７４により処理容器１０内を真空引きする。また、排気機構７２は、ＡＰＣバルブ７３の開度を調整することにより、内部空間１４ａの圧力を制御する。

【0033】

排気網１００は、プラズマ処理装置１においてステージ４０（載置台）から排気口１４ｂを介して排気管７１の排気機構７２のＡＰＣバルブ７３の入口側に至るまでの間に、排気管７１若しくは下チャンバ１４と接触して配置され得る。排気網１００は、接地電位である排気管７１若しくは下チャンバ１４と接触することにより、接地電位となる。これにより、プラズマを排気網１００により遮蔽して、ＡＰＣバルブ７３、ターボ分子ポンプ７４等へのプラズマの侵入を抑止できる。排気網１００は、より好ましくは、ＡＰＣバルブ７３の入口側よりも排気口１４ｂ側、または、排気口１４ｂの近傍位置（出口側、入口側）にその一部が下チャンバ１４に接触するように配置されるとよい。排気網１００は、排気口１４ｂの近傍位置に配置することで、排気管７１内へのプラズマの侵入による放電を回避することができる。また、排気網１００により、排気管７１内のＡＰＣバルブ７３まで部品が落下することを防止できる。

【0034】

本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、排気管７１内の排気口１４ｂ側の接続端部で当該排気口１４ｂの出口側に隣接する位置に排気網１００を配置している。あるいは、排気網１００は、排気口１４ｂの入口側に配置されてもよい。なお、排気網１００は、排気口１４ｂの入口側に下チャンバ１４に接触するように配置されてもよいし、または排気口１４ｂ内（出口側と入り口側の間）に下チャンバ１４に接触するように配置されてもよい。あるいは、排気網１００は、排気口１４ｂよりも上側の内部空間１４ａに下チャンバ１４に直接的または間接的に電気的導通をもって接触するように配置されてもよい。プラズマ処理装置１は、排気管７１（または排気口１４ｂ）に排気網１００を備える他に、図示しないバッフルプレートを処理容器１０内に備えていてもよい。なお、排気網１００が、電気的に下チャンバ１４と接触せず、また、排気管７１とも接触しないことにより接地電位とならない場合、排気網１００がプラズマを遮蔽する効果は弱くなる。

【0035】

図３は、排気網１００を示す斜視図である。図３に示すように、排気網１００は、平面視で、正円形状に形成されている。排気網１００の直径は、好ましくは、２００ｍｍ～４００ｍｍ程度の範囲に設定されるとよい。本実施形態では、排気口１４ｂのサイズに応じて、３００ｍｍの直径を有する排気網１００を適用している。

【0036】

図２および図３に示すように、排気網１００は、リング状の外枠部１０１と、外枠部１０１の内側においてガスを流通させる内側部１０２と、を備える。なお、外枠部１０１を設けず、ハニカム構造１０４を有する内側部１０２のみで排気網１００を構成してもよい。また、排気管７１および排気網１００は、係合構造７６によって、排気管７１に対して排気網１００を離脱可能に固定している。

【0037】

例えば、係合構造７６は、処理容器１０に接続する排気管７１の接続端部（上端部）に設けられる。排気管７１の内径は、内側部１０２の直径と略同一に設定され、排気管７１の接続端部は、外枠部１０１に対応して径方向外側に広がるフランジ部７７を備える。排気管７１は、排気網１００の外枠部１０１をフランジ部７７に載置した状態で、ネジ止め等の連結手段によって処理容器１０の底板３３に固定される。これにより、プラズマ処理装置１は、排気管７１の接続に伴って、処理容器１０の排気口１４ｂの隣接位置に排気網１００を配置することができる。また、内側部１０２は、排気管７１の配置状態で、ちょうど排気管７１内の通路７１ａに対向配置される。

【0038】

外枠部１０１および内側部１０２は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）またはアルミニウム等を主成分とする金属によって、相互に連続している。なお、排気網１００は、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）等のセラミックスが表面に被覆されてもよい。セラミックス被膜により、排気網１００はプラズマ耐性を有することができる。ただし、セラミックス被膜は、排気網１００がＲＦ回路において接地電位として機能する程度の膜厚にとどめておく必要がある。金属により形成されて排気管７１に固定された排気網１００は、排気管７１および処理容器１０を介して接地（接地電位に接続）される。

【0039】

図４は、排気網１００のハニカム構造１０４を拡大した説明図である。図４（ａ）は、排気網１００の内側部１０２の部分平面図、図４（ｂ）は、（ａ）のＩＶ－ＩＶ線の部分断面図である。排気網１００の内側部１０２は、板状に形成され、相互に辺を共有して隣接する複数の六角形状（正六角形状）の貫通孔１０３が並ぶことでハニカム構造１０４を形成している。すなわち、図４（ａ）に示すように、内側部１０２は、複数の貫通孔１０３と、複数の貫通孔１０３の各々を囲う複数の孔辺１０５と、を有する。なお、各貫通孔１０３は、正六角形状以外の（例えば、扁平な）六角形状であってもよい。

【0040】

ハニカム構造１０４の各貫通孔１０３は、各孔辺１０５同士が平行に並ぶ方向（孔辺１０５の長手方向に直交する方向）に沿って配列されることで、排気網１００の網目（メッシュ）を形成している。各孔辺１０５は、各貫通孔１０３の大きさに比べて細長く、また一定の幅で直線状に延在している。さらに、各孔辺１０５は、六角形状の各貫通孔１０３に応じて互いに同じ長さに形成されるとともに、互いに１２０°の角度で連結し合っている。このような複数の貫通孔１０３および複数の孔辺１０５を有することで、内側部１０２（排気網１００）の開口率は、８５％以上に設定される。つまり、ハニカム構造１０４によって、排気網１００は、内側部１０２の開口率が大幅に高められ、排気口１４ｂから通路７１ａにガスを容易に流通させることができる。

【0041】

また図４（ｂ）に示すように、排気網１００は、後述する製造方法によって、ハニカム構造１０４を有する複数の薄板（以下、薄板ハニカム網１１０という）同士が積層され、かつ当該複数の薄板ハニカム網１１０同士が接合されることにより形成される。そのため、排気網１００は、複数の薄板ハニカム網１１０を厚み方向に接合した構成（接合部１０６）を有する。

【0042】

接合部１０６は、製造方法における適宜の接合手段によって生成される。例えば、接合部１０６は、拡散接合によって、下層の薄板ハニカム網１１０の原子と上層の薄板ハニカム網１１０の原子とがこれらの界面において互いに他方の薄板ハニカム網１１０に拡散しつつ界面を横断して新たに結晶粒を形成した状態を呈している。なお、接合部１０６は、拡散接合に限らず、下層の薄板ハニカム網１１０と上層の薄板ハニカム網１１０との電気的導通を維持することができる接合であれば、接着、溶接、圧着等の接合手段によって下層の薄板ハニカム網１１０と上層の薄板ハニカム網１１０とを接合したものでもよい。

【0043】

薄板ハニカム網１１０の厚みｔｓ（板厚：厚み方向の寸法）は、後記の孔辺１０５の幅Ｗｅ（隣接する２つの貫通孔１０３の間隔）に応じて設定されることが好ましく、例えば、孔辺１０５の幅Ｗｅと同じまたは孔辺１０５の幅Ｗｅよりも若干短いとよい。本実施形態に係る薄板ハニカム網１１０の厚みｔｓは、０．４ｍｍに設定している。

【0044】

そして、複数の孔辺１０５の幅Ｗｅは、高周波の周波数ｆ、比透磁率μ_ｒ、真空の透磁率μ_０、導電率σを用いて下記の式（１）の表皮深さ（スキンデプス）δ以上に設定することが好ましい。孔辺１０５により構成される貫通孔１０３の内壁面に沿って高周波電力を流れ易くするためである。

【0045】

δ＝１／（π×ｆ×μ_ｒ×μ_０×σ）^１／２ ・・・（１）

【0046】

一例として、薄板ハニカム網１１０の材料としてＳＵＳ３０４を適用し、かつ高周波電力の周波数として３．２ＭＨｚを出力することを想定した場合、式（１）の表皮深さδは０．２７ｍｍとなる。このため、孔辺１０５の幅Ｗｅ（貫通孔１０３間の間隔）は、０．３ｍｍ以上の値とする。これにより、高周波電力が薄板ハニカム網１１０を接合して構成される排気網１００の貫通孔１０３の内壁面を流れ易くなり、排気網１００を介して高周波電力をグランドへ流すことができる。この結果、排気網１００において異常放電が発生することを回避できる。例えば、孔辺１０５の幅Ｗｅは、０．３ｍｍ～１．０ｍｍ程度の範囲に設定してもよい。ただし、孔辺１０５の幅Ｗｅを広くすると開口率が下がり、コンダクタンスが低下し、ガスの排気効率が悪くなる。よって、孔辺１０５の幅Ｗｅは、０．４ｍｍ以下が好ましい。以上から、排気性能と放電安定性との両立を図るためには、薄板ハニカム網１１０の貫通孔１０３間の間隔は０．３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲に設定することがより好ましい。

【0047】

本実施形態に係る孔辺１０５の幅Ｗｅは、０．４ｍｍとしている。つまり、薄板ハニカム網１１０の孔辺１０５は、当該孔辺１０５の延在方向に直交する断面において、厚みｔｓが０．４ｍｍ、かつ幅Ｗｅが０．４ｍｍの略正方形状を呈している。

【0048】

また、排気網１００を構成する薄板ハニカム網１１０の積層枚数は、任意に設計してよく、例えば、２枚～１５枚程度の範囲であることが好ましく、本実施形態では１０枚としている。すなわち、複数の薄板ハニカム網１１０を積層した排気網１００の全体の厚みＴとしては、０．８ｍｍ～６．０ｍｍ程度の範囲に設定されることが好ましく、本実施形態では４．０ｍｍとなる。排気網１００の厚みＴを０．８ｍｍ以上とすることで、プラズマがＡＰＣバルブ７３側に侵入することを抑制できる。

【0049】

排気網１００の各貫通孔１０３の大きさは、処理容器１０において高周波の電力により生成されるプラズマの侵入を抑制するために、各貫通孔１０３の六角形状の対向する２つの頂点を結ぶ線の長さＥが高周波の波長よりも短い寸法になるように設定される。また、各貫通孔１０３は、処理容器１０に使用される部品（例えば、Ｍ４のネジ）の落下を防ぐために、部品よりも小さな寸法に設定されることが好ましい。一例として、各貫通孔１０３を挟んで平行に延在する一対の孔辺１０５同士の間隔Ｄ（貫通孔１０３の幅）は、３．０ｍｍ～７．０ｍｍ程度の範囲に設定されるとよく、本実施形態では、４．７７ｍｍ（＝３／１６インチ）に設定している。

【0050】

また、孔辺１０５間の間隔Ｄが４．７７ｍｍにおいて、排気網１００の厚みＴが２．０ｍｍの時、放電が不安定となり、厚みＴが４．０ｍｍの時、排気特性が悪くなった。このことから、貫通孔１０３の幅（一対の孔辺１０５間の間隔Ｄ）は、排気網１００の厚みＴに対して１．４倍～２．０倍の範囲であることが好ましい。貫通孔１０３の幅が排気網１００の厚みＴの１．４倍よりも小さい場合には、開口率が低下してガスが流通し難くなる可能性が高まる。一方、貫通孔１０３の幅が排気網１００の厚みＴの２．０倍より大きい場合には、開口率が高まるもののプラズマが排気網１００を通過し異常放電が起こり易くなる。

【0051】

また、貫通孔１０３の幅（一対の孔辺１０５同士の間隔Ｄ）に対する孔辺１０５の幅Ｗｅの割合としては、１／１５～１／８程度の範囲であることが好ましい。この割合が１／１５よりも小さい場合には、排気網１００のプラズマの放電安定性や機械強度が低下し、この割合が１／８よりも大きい場合には、開口率が低下する可能性がある。

【0052】

図５は、排気網１００の製造方法を示す工程説明図である。次に、図５を参照して、上記の排気網１００を製造する製造方法について説明する。

【0053】

排気網１００の製造において、製造者は、準備工程と、板加工工程と、接合工程と、を順に実施する。

【0054】

準備工程は、薄板ハニカム網１１０の基材となる複数の金属板１２０を準備する工程であり、製造者は、成形、購入等によって複数の金属板１２０を用意する。本実施形態において、複数の金属板１２０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の板であり、形成予定の薄板ハニカム網１１０の厚みｔｓと同じ厚みを有するものである。準備工程では、形成予定の薄板ハニカム網１１０の厚みｔｓと異なる厚みを有する板材に対して、適宜の加工（例えば、プレス）を行うことで、目的の厚みｔｓを得てもよい。

【0055】

板加工工程は、金属板１２０に複数の貫通孔１０３を形成することで、ハニカム構造１０４を有する薄板ハニカム網１１０を製作する工程である。例えば、板加工工程では、複数の金属板１２０の各々に対してエッチングを行う。

【0056】

金属板１２０にエッチングを行う装置としては、ウェットエッチングを行うエッチング装置（不図示）があげられる。この場合、製造者は、複数の貫通孔１０３を有するハニカム構造１０４の加工レシピをエッチング装置に入力するとともに、エッチング装置に金属板１２０をセットする。あらかじめ、ハニカム構造１０４の各孔辺１０５のマスクを金属板１２０上に形成し、さらにエッチング装置のエッチング液に金属板１２０を浸漬することで、マスクから露出している箇所に貫通孔１０３を形成する。打抜きなどの機械加工などにおいてはバリ等が生じることがあるが、このように板加工工程においてエッチングを行うことで、金属板１２０にバリ等の加工あとが生じることを抑制できる。なお、板加工工程では、エッチングに限らず、バリ等の生じない方法であれば、他の加工方法によって、複数の貫通孔１０３を各金属板１２０に形成してもよい。なお、上記のウェットエッチングによる貫通孔１０３の形成と同時に、薄板ハニカム網１１０の外周形状を形成してもよく、また、貫通孔１０３の形成に先立ち、予め金属板１２０を薄板ハニカム網１１０の外周形状に加工しておいてもよい。

【0057】

接合工程は、板加工工程で形成した複数の薄板ハニカム網１１０同士を積層し、当該複数の薄板ハニカム網１１０同士を接合することにより、厚板化した排気網１００を製作する工程である。この際、製造者は、複数の薄板ハニカム網１１０の各貫通孔１０３同士が相互に連通するように、薄板ハニカム網１１０同士を位置決めしつつ、薄板ハニカム網１１０を積層していく。例えば、複数の薄板ハニカム網１１０を積層する場所（例えば、接合作業の作業台等）には、六角形状の貫通孔１０３よりも若干小さい幾つかのピン（不図示）が起立しており、これらのピンの各々に各貫通孔１０３を挿入することで、各薄板ハニカム網１１０同士を相互に位置決めするとよい。

【0058】

また例えば、複数の薄板ハニカム網１１０同士を接合する方法としては、拡散接合（真空拡散接合またはアルゴン拡散接合を含む）を行うことがあげられる。この場合、製造者は、拡散接合装置（不図示）を用いて、積層した複数の薄板ハニカム網１１０に加圧および加熱（ホットプレス）を行う。これにより、相互に積層し合う薄板ハニカム網１１０間の界面の金属原子同士が拡散により混合して空隙が消失していき、界面を横断して、新たに金属原子の結晶粒（接合部１０６）が形成されて薄板ハニカム網１１０同士が接合される。

【0059】

以上の製造方法によって製造された排気網１００は、バリや段差がない綺麗なハニカム構造１０４の厚板となる。すなわち、板加工工程および接合工程を経た排気網１００の各貫通孔１０３は、排気網１００の厚み方向（複数の薄板ハニカム網１１０の積層方向）に沿って滑らかに連続し、複数の薄板ハニカム網１１０の高い開口率を維持する。したがって、排気網１００は、厚み方向にガスを安定的に通過させることを可能とし、また適宜の厚みＴによってプラズマの異常放電を抑制することができる。

【0060】

図６は、排気網の排気性能を確認した実験結果を示す説明図である。図６（ａ）は、処理容器１０内の圧力を１０ｍＴ（１．３３Ｐａ）に調圧した際における排気網の排気性能を示すグラフを示す。横軸はＡＰＣバルブ７３の開口度であり、縦軸はマスフローコントローラ２６により処理容器１０に供給される酸素ガスの供給流量［ｓｌｍ］である。すなわち、処理容器１０内の圧力を１０ｍＴに調圧している最中において、処理容器１０内に供給されるガスの供給流量の変化は、処理容器１０から排気部７０に排出されるガスの排気量に相当する。

【0061】

また、図６（ａ）のグラフ中では、本実施形態に係るハニカム構造１０４を有する排気網１００（以下、ハニカム排気網Ａという）を適用した場合の流量変化を実線で示す。そして、従来技術であり比較例に係る複数の丸孔１３０を有する排気網（以下、丸孔排気網Ｂという）を適用した場合の流量変化を破線で示す。図６（ｂ）は、実験で使用したハニカム排気網Ａを例示する拡大平面図である。図６（ｃ）は、実験で使用した丸孔排気網Ｂを例示する拡大平面図である。

【0062】

ハニカム排気網Ａの各貫通孔１０３の大きさ（一対の孔辺１０５の間隔Ｄ）は、上記したように４．７７ｍｍであり、この場合のハニカム排気網Ａ全体の開口率は８５．１％となる。これに対して、丸孔排気網Ｂの各丸孔１３０の直径は、５ｍｍであるが、丸孔排気網Ｂ全体の開口率は６２．９％となる。ハニカム排気網Ａおよび丸孔排気網Ｂのいずれも直径（外径）は３５０ｍｍである。ハニカム排気網Ａの厚みは３ｍｍ、丸孔排気網Ｂの厚みは２ｍｍである。

【0063】

図６（ａ）に示すように、ハニカム排気網Ａおよび丸孔排気網Ｂの両方とも、ＡＰＣバルブ７３の開口度が増えるにつれて、処理容器１０へのガスの供給流量が増加している。つまり、処理容器１０内の圧力は一定であるので、ガスの供給流量の増加は排気量が増えていることを意味している。ただし、ＡＰＣバルブ７３の開口度が大きくなる程、ハニカム排気網Ａのほうが丸孔排気網Ｂよりもガスの供給流量が増えている。例えば、ＡＰＣバルブ７３の開口度が４００の場合に、丸孔排気網Ｂの供給流量が４．５５［ｓｌｍ］のであるのに対して、ハニカム排気網Ａの供給流量が４．８［ｓｌｍ］となっている。すなわち、ハニカム排気網Ａは、丸孔排気網Ｂよりも処理容器１０から排気部７０へガスを多く排気しており、ハニカム排気網Ａの排気性能のほうが丸孔排気網Ｂの排気性能よりも優れていると言える。なお、実験においてはそれぞれの排気網の製造上の制約などにより単純比較できない部分もあるが、六角形状の貫通孔１０３の配置と丸孔１３０の配置とについて究極的に考えると、以下のように考えられる。六角形状の貫通孔１０３の場合、貫通孔１０３間の距離を０に近づけると開口率は１００％に近づく。一方、丸孔１３０の場合、丸孔１３０間の距離を０に近づけても３つの丸孔１３０の開口の間に余白部が残り、開口率は約９３％程度が限界となる。このことからも、ハニカム排気網Ａの方が、丸孔排気網Ｂよりも開口率が優れていることがわかる。

【0064】

図７は、処理容器１０内の圧力の変化およびプラズマの出力の変化における放電安定性を示す表である。また、図７（ａ）は、本実施形態に係るハニカム構造１０４を有する排気網１００（ハニカム排気網Ａ）を適用した場合であり、図７（ｂ）は、比較例に係る複数の丸孔１３０を有する排気網（丸孔排気網Ｂ）を適用した場合である。放電安定性は、複数の貫通孔１０３または複数の丸孔１３０に対する異常放電の発生を目視によって観察したものである。具体的には、プラズマによる発光が各貫通孔１０３または各丸孔１３０に生じていない場合には、放電安定性があると判定してＯＫを記載している。プラズマによる発光が貫通孔１０３または丸孔１３０に生じた場合には、放電安定性がないと判定してＮＧを記載している。

【0065】

図７（ｂ）に示すように、丸孔排気網Ｂは、処理容器１０の圧力が１５ｍＴ（２．００Ｐａ）以下では放電安定性がある。一方、丸孔排気網Ｂは、処理容器１０の圧力が２０ｍＴ（２．６７Ｐａ）、かつプラズマの出力（高周波電力）が１１．１ｋＷ以上の場合に、放電安定性がない。また、丸孔排気網Ｂは、処理容器１０の圧力が２５ｍＴ（３．３３Ｐａ）～３５ｍＴ（４．６７Ｐａ）の場合には、プラズマの出力が５．５ｋＷ以上で異常放電が生じている。そして、丸孔排気網Ｂは、処理容器１０の圧力が４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）の場合に、プラズマの出力に関係なく放電安定性がなくなっている。

【0066】

これに対し、図７（ａ）に示すように、ハニカム排気網Ａは、処理容器１０の圧力が２０ｍＴ（２．６７Ｐａ）以下では異常放電が生じていない。そして、ハニカム排気網Ａは、処理容器１０の圧力が２５ｍＴ（３．３３Ｐａ）、かつプラズマの出力（高周波電力）が１８．０ｋＷ以上の場合に、放電安定性がない。また、ハニカム排気網Ａは、処理容器１０の圧力が３０ｍＴ（４．００Ｐａ）、かつプラズマの出力が８．３ｋＷ以上の場合に、放電安定性がない。さらにハニカム排気網Ａは、処理容器１０の圧力が３５ｍＴ（４．６７Ｐａ）～４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）の場合には、プラズマの出力が５．５ｋＷ以上になると、放電安定性がない。このため、ハニカム排気網Ａは、処理容器１０の圧力が４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）の場合にも、低いプラズマ出力においては放電安定性が得られている。

【0067】

図７（ａ）および図７（ｂ）から分かるように、ハニカム排気網Ａは、丸孔排気網Ｂよりも放電安定性が得られやすく、放電安定領域が拡大している。すなわち、ハニカム排気網Ａは、放電安定性の観点で丸孔排気網Ｂよりも優れていると言える。

【0068】

以上のように、本開示の一態様に係る排気網１００の製造方法は、複数の六角形状の貫通孔１０３が並ぶハニカム構造１０４を、排気網１００に対して精度よく形成することが可能となる。そして、排気網１００の開口率がハニカム構造１０４によって大幅に高められるので、排気網１００は、ガスを排気する際の排気性能を向上させることができる。また、排気網１００の製造方法では、複数の薄板ハニカム網１１０同士を接合して厚板化する。これにより、排気網１００は、プラズマの異常放電を低減して、放電安定性を一層向上させる。つまり、排気網１００は、排気性能と放電安定性の両方を高めることができる。

【0069】

また、排気網１００におけるハニカム構造１０４の開口率は、８５％以上である。これにより、排気網１００は、排気性能をより向上させることができる。

【0070】

また、複数の貫通孔１０３のうち相互に隣接する貫通孔１０３同士の間隔は、０．３ｍｍ～０．４ｍｍの範囲である。これにより、排気網１００は、複数の貫通孔１０３同士の間を延在する孔辺１０５の幅Ｗｅが狭くなり、開口率を一層容易に高めることができる。

【0071】

また、複数の貫通孔１０３を挟んで平行に延在する一対の孔辺１０５間の間隔Ｄは、排気網１００の厚みＴに対して１．４倍～２．０倍の範囲である。これにより、排気網１００は、複数の貫通孔１０３のサイズを大きくして排気性能を向上させつつ、厚み方向に沿った貫通孔１０３の長さを充分にとることで放電安定性を向上させることができる。

【0072】

また、接合工程では、複数の薄板ハニカム網１１０同士を拡散接合により接合する。これにより、排気網１００の製造方法は、複数の薄板ハニカム網１１０同士を強固に固定し、かつバリや段差を抑制した排気網１００を安定的に製作することができる。

【0073】

また、板加工工程では、複数の金属板１２０の各々に複数のハニカム形状のマスクを介してウェットエッチングを行うことにより、複数の貫通孔１０３を形成する。これにより、排気網１００の製造方法は、薄板ハニカム網１１０を効率的かつ精度よく形成することが可能となる。

【0074】

また、本開示の一態様に係る基板Ｇをプラズマ処理するプラズマ処理装置１は、基板Ｇを載置する載置台（ステージ４０）を備えた処理容器１０と、処理容器１０に設けられた排気口１４ｂに接続される排気管７１と、排気管７１に設けられ、処理容器１０内のガスを排気する排気機構７２と、ステージ４０から排気口１４ｂを介して排気管７１の排気機構７２に至るまでの間の位置に設けられる排気網１００と、を含み、排気網１００は、複数の六角形状の貫通孔１０３が隣接するハニカム構造１０４を有するとともに、複数の薄板ハニカム網１１０を厚み方向に接合した構成を有することで厚板化している。これにより、プラズマ処理装置１は、排気性能および放電安定性を向上させることができる。

【0075】

また、排気網１００は、複数の薄板ハニカム網１１０同士を拡散接合により接合した構成を有する。これにより、接合部１０６を有する排気網１００は、バリや段差が抑制されつつ厚板化し、排気性能および放電安定性を一層向上させることができる。

【0076】

また、排気網１００が設けられる位置は、排気網１００によって排気口１４ｂが覆われる位置である。プラズマ処理装置１は、排気網１００により排気口１４ｂを覆うことで、排気網１００よりも下流側に接続される排気管７１へのプラズマの侵入を良好に抑制することができる。

【0077】

また、本開示の一態様に係る排気網は、基板Ｇをプラズマ処理するプラズマ処理装置１に設けられる排気網１００であって、複数の六角形状の貫通孔１０３が隣接するハニカム構造１０４を有するとともに、複数の薄板ハニカム網１１０を厚み方向に接合した構成を有することで厚板化している。これにより、排気網１００は、プラズマ処理装置１の排気性能および放電安定性を向上させることができる。

【0078】

また、排気網１００は、複数の薄板ハニカム網１１０同士を拡散接合により接合した構成を有する。これにより排気網１００は、バリや段差が抑制されつつ厚板化される。

【0079】

今回開示された実施形態に係る排気網１００の製造方法、プラズマ処理装置１および排気網１００は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0080】

本開示のプラズマ処理装置１は、ＰＥ－ＡＬＤ(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)、ＰＥ－ＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）及びドライエッチングのいずれのタイプの装置でも適用可能である。プラズマ処理装置１にてプラズマ処理される対象は、例えば、Ｇ６の１．５ｍ×１．８５ｍの基板および他の寸法の矩形の基板が挙げられるが、これに限定されず、円盤形状のウエハ等の種々の部材を対象とし得る。

【符号の説明】

【0081】

１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１４ｂ 排気口
４０ ステージ
７１ 排気管
７２ 排気機構
１００ 排気網
１０３ 貫通孔
１０４ ハニカム構造
１０６ 接合部
１１０ 薄板ハニカム網
１２０ 金属板
Ｇ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】