特開 2024-17373 プラズマ処理装置

(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】P2024017373

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240201BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20240201BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

C23C16/505

C23C16/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119962

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】東 大介

(72)【発明者】

【氏名】酒井 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】藤原 将喜

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA03

2G084AA04

2G084BB07

2G084BB25

2G084BB30

2G084BB32

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD04

2G084DD12

2G084DD25

2G084DD32

2G084DD35

2G084DD55

2G084DD62

2G084FF22

2G084FF32

2G084HH08

2G084HH11

2G084HH23

2G084HH24

2G084HH25

2G084HH33

2G084HH34

2G084HH35

2G084HH42

2G084HH45

2G084HH57

4K030CA04

4K030CA06

4K030CA07

4K030CA12

4K030CA17

4K030FA04

4K030GA02

4K030HA16

4K030JA16

4K030KA30

4K030KA37

4K030KA39

4K030KA41

4K030KA46

4K030LA15

4K030LA18

(57)【要約】

【課題】内側カバーを設けた場合でも、アンテナおよびその周囲状態を確認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】プラズマ処理装置（１）は、第１の開口部（２ｂ）が設けられた筐体（２）と、第１の開口部（２ｂ）に脱着可能に取り付けられ、当該第１の開口部（２ｂ）を閉塞する真空カバー（４）と、第１の開口部（２ｂ）の内部にて支持される、誘電性を有するアンテナカバー（５）と、少なくとも真空カバー（４）およびアンテナカバー（５）によって囲まれて形成されるアンテナ収容空間（ＡＫ）に配され、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナ（８）と、真空カバー（４）に設けられた透光性を有するビューポート（４ｂ）と、ビューポート（４ｂ）を透過したアンテナ収容空間（ＡＫ）内の光を受光する光学センサ（１４）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室を備えたプラズマ処理装置であって、
前記処理室と外部環境とを連通する開口部が設けられた筐体と、
前記開口部に脱着可能に取り付けられ、当該開口部を閉塞する外側カバーと、
前記開口部の内部にて支持される、誘電性を有する内側カバーと、
少なくとも前記外側カバーおよび前記内側カバーによって囲まれて形成される包囲空間に配され、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、
前記外側カバーに設けられた透光性を有する光透過部と、
前記光透過部を透過した前記包囲空間内の光を受光する受光素子と、を備えている、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記筐体の前記開口部側には、前記内側カバーを取り外し可能に支持するフランジが設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記アンテナの一部は、直線状の直線状部と、前記直線状部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ連続的に設けられた第１折り曲げ部および第２折り曲げ部とを含み、
前記受光素子は、前記直線状部の中央部、前記第１折り曲げ部、および前記第２折り曲げ部のうち、少なくとも１つから発せられた光を受光する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記受光素子の検出結果を用いて、前記処理室における被処理物のプラズマ処理について、所定の制御処理を実行する、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記アンテナに電力を供給する電源をさらに備え、
前記制御部は、前記制御処理として、前記電源の制御を行う、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記受光素子の出力値が所定のしきい値以上であることを検知したときに、前記電源を停止させる、請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

複数の前記アンテナにそれぞれ設けられた複数の前記受光素子を備え、
前記制御部は、前記複数の受光素子のうち、いずれか１つの前記受光素子の出力値が前記しきい値以上であることを検知したときに、前記電源を停止させる、請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記内側カバーを取り外し可能に支持する支持台をさらに備え、
前記開口部を通じて、前記内側カバーを前記支持台から取り外すとともに前記筐体の外部に取り出し可能となっている、請求項４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】

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

真空容器内に配置したアンテナを用いて当該真空容器内に誘導結合性のプラズマを発生させるプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、その種別に応じて、発生させたプラズマを用いた所定のプラズマ処理を被処理基板に施す。

【0003】

例えば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、真空容器の上壁に設けられた空洞の内部に高周波アンテナが配置されたアンテナ配置部と、上壁の内面側全体を覆うように設けられた仕切板とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０３３１９１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のような従来のプラズマ処理装置では、そのプラズマ処理の動作時において、アンテナおよびその周囲状態を確認することができないという問題点があった。

【0006】

本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、内側カバーを設けた場合でも、アンテナおよびその周囲状態を確認することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理室を備えたプラズマ処理装置であって、前記処理室と外部環境とを連通する開口部が設けられた筐体と、前記開口部に脱着可能に取り付けられ、当該開口部を閉塞する外側カバーと、前記開口部の内部にて支持される、誘電性を有する内側カバーと、少なくとも前記外側カバーおよび前記内側カバーによって囲まれて形成される包囲空間に配され、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、前記外側カバーに設けられた透光性を有する光透過部と、前記光透過部を透過した前記包囲空間内の光を受光する受光素子と、を備えている。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、内側カバーを設けた場合でも、アンテナおよびその周囲状態を確認することができる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】

【0009】

【図1】本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置の構成を説明する図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。

【図3】上記プラズマ処理装置の動作例を説明する波形図である。

【図4】本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置の構成を説明する図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】変形例１に係るプラズマ処理装置でのアンテナの具体的な配線を説明する図である。

【図7】変形例２に係るプラズマ処理装置でのアンテナの具体的な配線を説明する図である。

【図8】変形例３に係るプラズマ処理装置でのアンテナの具体的な配線を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔実施形態１〕
以下、本開示の実施形態１について、図１および図２を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置１の構成を説明する図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。

【0011】

なお、以下の説明では、所定のプラズマ処理として、誘導結合性のプラズマを使用したプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相堆積）法によって、被処理物としての被処理基板Ｈ１の表面に所定の皮膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置１を例示して説明する。

【0012】

しかしながら、本開示は、所定のプラズマ処理として、例えば、スパッタ法によって被処理基板Ｈ１に所定の皮膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置１に適用することができる。また、本開示は、所定のプラズマ処理として、プラズマを用いて、被処理基板Ｈ１の表面に対して、所定の加工を行う表面加工処理、例えば、エッチング処理あるいはアッシング処理を行うプラズマ処理装置１に適用することができる。なお、スパッタ法を行うプラズマ処理装置１においては、ターゲットは、例えば、後述するプラズマ生成領域ＨＡの内部に設置される。

【0013】

＜プラズマ処理装置１の構成＞
図１に示すように、本実施形態１のプラズマ処理装置１は、筐体２と、フランジ３と、真空カバー４と、アンテナカバー５と、ステージ６とを備えている。また、プラズマ処理装置１は、アンテナ８と、光学センサ１４と、制御装置１５とを備えている。また、プラズマ処理装置１では、図２に示すように、複数のアンテナ８、例えば、４つのアンテナ８が設けられており、真空カバー４、アンテナカバー５、および光学センサ１４は、アンテナ８毎に設置されている。さらに、プラズマ処理装置１では、被処理基板Ｈ１は搬送機構によってステージ６と公知のロードロック室との間で搬送される（図示せず）。

【0014】

被処理基板Ｈ１は、例えば、液晶パネルディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルディスプレイなどに用いられるガラス基板、合成樹脂基板であり得る。また、被処理基板Ｈ１は、各種用途に用いられる半導体基板であり得る。プラズマ処理装置１は、上記所定のプラズマ処理によってバリア（防湿）膜などの所定の皮膜を被処理基板Ｈ１上に成膜する。

【0015】

＜筐体２＞
筐体２は、被処理基板Ｈ１に対して上記所定のプラズマ処理を行う処理室を構成するための筐体本体２ａを備え、当該筐体本体２ａの上部には、上記処理室と外部環境とを連通する第１の開口部２ｂが設けられている。本実施形態のプラズマ処理装置１では、筐体２は、上側が開口した箱体状の筐体本体２ａを有しており、筐体本体２ａの上面側には、複数の開口部を有するフランジ３が気密に取り付けられている。プラズマ処理装置１では、筐体本体２ａにフランジ３が取り付けられた状態において、フランジ３の開口部が、上記処理室と外部環境とを連通する第１の開口部２ｂであると言える。

【0016】

＜フランジ３＞
フランジ３は、図２に示すように、例えば、互いに対向する２つの第１辺部３ａと、第１辺部３ａに直交するとともに、互いに対向する２つの第２辺部３ｂ（図１）と、を有する矩形状の枠体を備えている。また、フランジ３は、例えば、上記枠体の内側において一方の第２辺部３ｂから他方の第２辺部３ｂにわたって設けられた、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅを備えている。すなわち、これらの第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅの各両端部は、第２辺部３ｂに連続して形成されている。第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅは、２つの第１辺部３ａの間において、第１辺部３ａと平行となるように形成されていてよい。

【0017】

また、第１辺部３ａ、第２辺部３ｂ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅはそれぞれ、第１の開口部２ｂ側に突出する突出部（詳しくは後述）を有していてよい。なお、以下の説明では、第１辺部３ａ、第２辺部３ｂ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅについて、辺部３ｈと総称する。

【0018】

＜真空カバー４＞
また、プラズマ処理装置１では、第１の開口部２ｂを閉塞する真空カバー４が、当該第１の開口部２ｂに脱着可能に取り付けられるように構成されている。つまり、真空カバー４は、第１の開口部２ｂを閉塞するようにフランジ３に気密に取り付けられるとともに、可逆的にフランジ３から取り外し可能に取り付けられる。ここで、フランジ３は、外部環境から上記処理室に向かう方向において第１の開口部２ｂの開口面積を段階的に小さくするように形成された突出部を有していてよい。例えば、第１辺部３ａ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅのそれぞれは、第１の開口部２ｂの内部において、真空カバー４の周縁部を係止するように突出する第１の支持部を有していてよい。第１の支持部は上記突出部の一部であってよい。

【0019】

また、真空カバー４は、外側カバーの一例であり、第２辺部３ｂの上面に当接するとともに、第１辺部３ａ、第３辺部３ｃ、第４辺部３ｄ、および第５辺部３ｅにおける第１の支持部の上面に当接して支持される。また、真空カバー４は、例えば、平板状のカバー本体４ａと当該カバー本体４ａに設けられたビューポート４ｂとを備えている。カバー本体４ａは、例えば、金属製である。また、ビューポート４ｂは、例えば、透明な合成樹脂材料または透明なガラス材料を用いて構成されており、透光性を有する光透過部を構成している。

【0020】

＜アンテナカバー５＞
また、プラズマ処理装置１では、アンテナカバー５が第１の開口部２ｂの内部にてフランジ３に対し取り外し可能に支持されている。具体的には、アンテナカバー５は、図１及び図２に示すように、例えば、断面Ｕ字状に構成されたアンテナ収容部５ａを備えている。また、アンテナカバー５は、カバー支持部５ｂと、カバー開口部５ｃとを備えている。カバー支持部５ｂは、断面Ｕ字状のアンテナ収容部５ａの２つの端部から連続的に形成されるとともに、アンテナ収容部５ａの端部から外向きに張り出すように形成された鍔部である。つまり、カバー支持部５ｂは、外向きフランジ形状を有する。

【0021】

ここで、例えば、フランジ３の辺部３ｈは、第１の開口部２ｂの内部において、アンテナカバー５の周縁部を係止するように突出する第２の支持部を有していてよい。第２の支持部は、上記突出部の一部であり、上記第１の支持部よりも第１の開口部２ｂの内部側に突出している（突出長が大きい）。アンテナカバー５が第１の開口部２ｂの内部に支持された状態において、カバー支持部５ｂは、フランジ３の辺部３ｈ（の上記第２の支持部）によって支持される。また、アンテナカバー５は、アンテナ収容部５ａによって囲まれて形成されたカバー開口部５ｃを有している。

【0022】

また、アンテナカバー５は、例えば、アルミナなどの誘電材料を用いて構成されており、誘電性を有する内側カバーを構成している。また、アンテナカバー５では、アンテナ収容部５ａは保持するアンテナ８の形状に一致するように形成されており、アンテナ８の外周面に対応して当該外周面を覆うよう構成されている。また、アンテナカバー５では、カバー支持部５ｂがフランジ３の辺部３ｈに取り外し可能に支持されている。さらに、アンテナカバー５では、カバー開口部５ｃが真空カバー４側に開口するように設けられている。このカバー開口部５ｃは、後述のアンテナ収容空間ＡＫの一部を構成する第２の開口部の一例である。

【0023】

さらに、アンテナカバー５には、例えば、大きいヘーズ値を有する、不透明な不透光材料が用いられている。これにより、本実施形態１では、光学センサ１４が後述のプラズマ生成領域ＨＡからの光を受光する可能性を大幅に低減されている。

【0024】

また、筐体２では、少なくとも真空カバー４およびアンテナカバー５によって囲まれたアンテナ収容空間ＡＫが形成されている。このアンテナ収容空間ＡＫは、包囲空間の一例であり、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナ８が収容されている。但し、このアンテナ収容空間ＡＫでは、その空間の大きさがアンテナ８によるプラズマを維持することができない大きさに設定されているため、プラズマ非生成領域として機能する。

【0025】

＜アンテナ８＞
アンテナ８は、例えば、円筒状に構成されるとともに、銅などの金属材料を用いて構成されている。また、アンテナ８の一方の端部および他方の端部は、それぞれアンテナ絶縁部１３Ａおよび１３Ｂを介して真空カバー４に電気的に絶縁された状態で設けられており、筐体２の外部に気密に引き出されている。

【0026】

また、アンテナ８には、チラー１２が設置されており、当該チラー１２によって循環された冷却媒体、例えば、冷却水によってアンテナ８は所定温度に冷却されるようになっている。具体的には、チラー１２は、図示しないポンプ等の駆動部を含み、冷却水を循環させるためのチラー本体１２ａと、チラー本体１２ａに気密に連結された配管１２ｂとを備えている。また、配管１２ｂは、アンテナ８の内部空間にも配置されており、アンテナ８の当該内部空間を冷却水の循環路として利用するよう構成されている。すなわち、アンテナ８では、図１に矢印Ｒ１およびＲ２にて示すように、アンテナ８の内部空間に冷却水を流すことにより、当該アンテナ８の冷却を行うようになっている。

【0027】

また、アンテナ８の一方の端部および他方の端部には、インピーダンス調整部１０およびインピーダンス調整部１１がそれぞれ電気的に接続されている。インピーダンス調整部１０は、図示しない整合回路を備えており、整合回路を介してアンテナ８の一方の端部が電源９に接続されている。また、インピーダンス調整部１１は、可変コンデンサを備えており、アンテナ８の他方の端部は可変コンデンサを介して電気的に接地されている。

【0028】

電源９は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、インピーダンス調整部１０を介してアンテナ８の一方の端部に供給する。プラズマ処理装置１では、制御装置１５の制御部１５ａがインピーダンス調整部１１の上記可変コンデンサの容量を変更することにより、アンテナ８に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。また、本実施形態１では、電源９、インピーダンス調整部１０、およびインピーダンス調整部１１はアンテナ８毎に設けられており、制御部１５ａは、アンテナ８毎の電源９の制御を行うことにより、各アンテナ８で発生させるプラズマの生成制御を実行し得る。

【0029】

また、筐体２では、第１の開口部２ｂの内部にアンテナカバー５を取り付けることによって、当該筐体２の内部空間が画定されてプラズマ生成領域ＨＡが筐体本体２ａの内部に形成される。このプラズマ生成領域ＨＡの内部には、ステージ６および当該ステージ６に支持された被処理基板Ｈ１が配置されるようになっており、プラズマ生成領域ＨＡが上記処理室を実質的に構成している。換言すれば、筐体２では、アンテナカバー５により、プラズマ生成領域ＨＡと上記プラズマ非生成領域とが互いに区切られている。

【0030】

さらに、筐体２では、フランジ３および真空カバー４がそれぞれ筐体本体２ａおよびフランジ３に気密に取り付けられることにより、上記処理室を含んだ真空容器を構成している。つまり、図１に示すように、筐体２では、真空ポンプＰＯが筐体本体２ａに連結されており、制御部１５ａが真空ポンプＰＯの制御を行うことにより、プラズマ生成領域ＨＡの内部は少なくともプラズマ処理の際に所定の真空度とされる。なお、図１に示すように、筐体２およびステージ６は、各々電気的に接地されている。

【0031】

また、筐体２には、プラズマ生成領域ＨＡの内部での圧力（真空度）を検知する圧力計（図示せず）が設けられており、制御部１５ａは、当該圧力計の検知結果を用いて、プラズマ生成領域ＨＡの内部の真空度の制御を行う。

【0032】

また、筐体２には、ステージ６の温度を検出する温度センサが設けられており（図示せず）、当該温度センサの検出結果は、制御部１５ａに出力される。そして、制御部１５ａは、入力した温度センサの検出結果を用いたフィードバック制御を行うことにより、上記プラズマ処理中に、ステージ６を予め定められた設定温度となるように制御する。

【0033】

また、筐体２には、上記所定のプラズマ処理に対応した、上記皮膜の成膜用ガスを含んだ処理ガスを筐体２のプラズマ生成領域ＨＡ（処理室）の内部に導入する処理ガス供給部を備えており（図示せず）、処理ガスの雰囲気化で当該プラズマ処理が行われるようになっている。なお、処理ガスは、例えば、アルゴン、水素、窒素、シラン、または酸素である。

【0034】

＜光学センサ１４＞
光学センサ１４は、例えば、フォトダイオードあるいはフォトトランジスタ、またはＣＣＤセンサなどの固体撮像素子等の受光素子を用いて構成されている。光学センサ１４は、図示しない治具を介在させてビューポート４ｂ上となるように真空カバー４に取り付けられている。

【0035】

また、本実施形態１では、図１に示すように、ビューポート４ｂおよび光学センサ１４は、アンテナ８の直線状部の中央部に対向する位置に設けられている。そして、光学センサ１４は、ビューポート４ｂを介してアンテナ収容空間ＡＫ内のアンテナ８の上記中央部およびその周囲部分から発生された光を受光して、その受光した検出結果を示す出力値を制御装置１５に出力する。

【0036】

＜制御装置１５＞
制御装置１５は、制御部１５ａと発光分光分析装置１５ｂとを備えている。制御部１５ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じてプラズマ処理装置１の各部の制御を行う機能ブロックである。具体的には、制御部１５ａは、例えば、光学センサ１４の検出結果を用いて、プラズマ生成領域ＨＡにおける被処理基板Ｈ１のプラズマ処理について、所定の制御処理を実行する。

【0037】

詳細にいえば、制御部１５ａには、光学センサ１４毎、つまりアンテナ８毎に、光学センサ１４の出力値に対する、所定のしきい値が設定可能に構成されている。そして、制御部１５ａでは、後に詳述するように、当該しきい値を用いた所定の制御処理が実行可能になっている。

【0038】

発光分光分析装置（Optical Emission Spectrometer）１５ｂは、光学センサ１４の検出結果に対して、所定の分光分析処理を実行し、その分光分析結果を制御部１５ａに出力する。これにより、制御部１５ａでは、アンテナ収容空間ＡＫにプラズマが発生した場合、分光分析結果を基に、そのプラズマに含まれる、元素および元素の濃度を検知することが可能となる。さらに、制御部１５ａでは、その検知結果に基づき、プラズマ発生の原因を容易に把握することができる。また、制御部１５ａは、異常放電がアンテナ収容空間ＡＫに発生した場合でも、分光分析結果に基づき、異常放電の光に含まれる、元素および元素の濃度を検知することも可能となる。

【0039】

＜動作例＞
図３も用いて、本実施形態１のプラズマ処理装置１の動作例について具体的に説明する。図３は、上記プラズマ処理装置１の動作例を説明する波形図である。なお、以下の説明では、制御部１５ａにおける、しきい値を用いた電源９の制御処理について主に説明する。

【0040】

制御部１５ａは、光学センサ１４の出力値としきい値との比較を行うことにより、電源９の制御を実行する。つまり、制御部１５ａは、図３の曲線５０にて示すように、光学センサ１４の出力値で表される、アンテナ収容空間ＡＫから発生された光の発光強度を検出する。そして、制御部１５ａは、時点Ｔ１で光学センサ１４の出力値がしきい値以上となったことを検知すると、制御部１５ａは、電源９を停止させる。これにより、電源９では、図３に直線７０にて示すように、時点Ｔ１でＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。この結果、アンテナ８への電力の供給が停止されて、当該アンテナ８によるプラズマの発生もまた停止される。

【0041】

また、制御部１５ａは、複数の光学センサ１４のうち、いずれか１つの光学センサ１４の出力値がしきい値以上であることを検知したときに、全ての電源９を停止させる。

【0042】

なお、制御部１５ａにおける、電源９の上記制御処理が実行されない場合、図３に点線８０にて示すように、時点Ｔ１を経過した後も、電源９は、停止されずに、ＯＮ状態で維持される。このため、図３に点線６０にて示すように、アンテナ収容空間ＡＫから発生された光の発光強度は、時点Ｔ１を経過した後も、上限値となるまで上昇する。

【0043】

以上のように構成された本実施形態１のプラズマ処理装置１は、第１の開口部２ｂが設けられた筐体２と、第１の開口部２ｂに脱着可能に取り付けられ、当該第１の開口部２ｂを閉塞する真空カバー４とを備えている。また、プラズマ処理装置１は、第１の開口部２ｂの内部にて支持される、誘電性を有するアンテナカバー５と、少なくとも真空カバー４およびアンテナカバー５によって囲まれて形成されるアンテナ収容空間ＡＫに配され、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナ８とを備えている。また、プラズマ処理装置１は、真空カバー４に設けられた透光性を有するビューポート４ｂと、ビューポート４ｂを透過したアンテナ収容空間ＡＫ内の光を受光する光学センサ１４と、を備えている。

【0044】

以上の構成により、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、アンテナカバー５を設けた場合でも、アンテナ８およびその周囲状態を確認することができる。具体的にいえば、本実施形態１では、アンテナ収容空間ＡＫにおいて、異常放電またはプラズマが発生した場合に、制御装置１５は光学センサ１４の検出結果を用いて、その異常放電の発生またはプラズマの発生を検知することができる。

【0045】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａは、光学センサ１４の検出結果を用いて、電源９およびプラズマ生成領域ＨＡにおける被処理基板Ｈ１のプラズマ処理について、所定の制御処理を実行する。これにより、本実施形態１では、制御部１５ａは光学センサ１４の検出結果を基にプラズマ処理装置１を適切に動作させることができる。また、本実施形態１では、制御部１５ａはアンテナ８をより適切に動作させることができ、アンテナ収容空間ＡＫでの異常放電やプラズマ発生を確実に抑制可能となって、アンテナ８の損傷発生をより確実に抑えることができる。

【0046】

さらに、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａは、図３に例示したように、光学センサ１４の出力値が所定のしきい値以上であることを検知したときに、電源９を停止させる。これにより、本実施形態１では、制御部１５ａは電源９をより適切に制御することができ、アンテナ収容空間ＡＫでの異常放電やプラズマ発生をより確実に抑制可能となって、プラズマ処理装置１をより適切に動作させることができる。

【0047】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａは複数の光学センサ１４のうち、いずれか１つの光学センサ１４の出力値がしきい値以上であることを検知したときに、全ての電源９を停止させる。これにより、本実施形態１では、複数のアンテナ８が設けられている場合でも、制御部１５ａは複数の各アンテナ収容空間ＡＫでの異常放電またはプラズマの発生をより確実に抑制可能となって、より適切な動作をプラズマ処理装置１に確実に行わせることができる。

【0048】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、筐体２の第１の開口部２ｂ側には、アンテナカバー５を取り外し可能に支持するフランジ３が設けられている。これにより、本実施形態１では、アンテナカバー５を容易に筐体２に設けることができる。さらに、本実施形態１では、真空カバー４、アンテナカバー５、およびアンテナ８などを筐体２から容易に取り外すことが可能となって、メンテナンス性に優れたプラズマ処理装置１を容易に構成することができる。

【0049】

なお、上記の説明では、制御装置１５にしきい値を設定して、制御部１５ａが当該しきい値と光学センサ１４の出力値とを用いた制御を行う場合について説明したが、本開示はこれに限定さない。例えば、制御装置１５に情報を表示する表示部を設けて、当該表示部に光学センサ１４の検出結果を表示させることにより、しきい値を設定することなく、ユーザが、アンテナ収容空間ＡＫにおける、異常放電の発生の有無またはプラズマの発生の有無を判断する構成でもよい。

【0050】

但し、上記実施形態１のように、制御装置１５にしきい値を設定する場合の方が、プラズマ処理装置１を高精度に制御することができる点で好ましい。具体的には、光学センサ１４に対して、外部環境側からの光（迷光）が受光されることも有り得る。また、光学センサ１４は、アンテナカバー５において、ひびなどの微細な損傷が生じた場合、プラズマ発生領域ＨＡからの迷光を受光することも有り得る。このような迷光を鑑みて、しきい値を適切に設定することにより、制御部１５ａは、これらの迷光の影響を極力排除して、プラズマ処理装置１をより精度よく制御することが可能となる。

【0051】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、アンテナカバー５がプラズマ生成領域ＨＡとプラズマ非生成領域（アンテナ収容空間ＡＫ）とを互いに区切っている。これにより、本実施形態１では、異常放電の発生またはプラズマの発生によってアンテナ８等が損傷して、パーティクルなどの汚染物質がアンテナ収容空間ＡＫに生じたとしても、汚染物質のプラズマ生成領域ＨＡ側への侵入をアンテナカバー５によって大幅に抑制することができ、汚染物質による被処理基板Ｈ１の品質低下の発生する可能性を極力低減することができる。

【0052】

また、本実施形態１では、アンテナ８毎に、真空カバー４およびアンテナカバー５が設けられているので、アンテナ８単位に、設置作業、交換作業、およびメンテナンス作業等を行うことが可能となる。この結果、本実施形態１では、取り扱いが容易な作業性に優れたプラズマ処理装置１を簡単に構成することができる。

【0053】

また、本実施形態１では、ネジ止めを用いていた上記従来例と異なり、アンテナカバー５はネジ止め等を行うことなく、筐体２の内部に設置することができる。この結果、本実施形態１では、プラズマ生成領域ＨＡ（処理室）の内部を所定の真空度の真空環境下にしたときでも、上記従来例と異なり、ネジ止めの箇所を起点とする割れまたは変形などがアンテナカバー５に生じる可能性を大幅に低減することができる。

【0054】

〔実施形態２〕
本開示の実施形態２について、図４および図５を用いて具体的に説明する。図４は、本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置１の構成を説明する図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線断面図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0055】

本実施形態２と上記実施形態１との主な相違点は、アンテナ８の直線状部と８ａ、直線状部８ａの一方の端部および他方の端部にそれぞれ連続的に設けられた第１折り曲げ部８ｂおよび第２折り曲げ部８ｃから発せられた光をそれぞれ受光する３つの光学センサ１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃを設けた点である。

【0056】

図４および図５に示すように、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、４つの各アンテナ８の一部は、直線状の直線状部８ａと、直線状部８ａの一方の端部および他方の端部にそれぞれ連続的に設けられた第１折り曲げ部８ｂおよび第２折り曲げ部８ｃとを含んでいる。また、真空カバー４には、直線状部８ａの中央部、第１折り曲げ部８ｂ、および第２折り曲げ部８ｃにそれぞれ対応して、ビューポート４ｂ、４ｃ、および４ｄが設けられている。

【0057】

また、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、ビューポート４ｂ、４ｃ、および４ｄにおいて、光学センサ１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃがそれぞれ取り付けられている。そして、光学センサ１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃは、それぞれ直線状部８ａに中央部、第１折り曲げ部８ｂ、および第２折り曲げ部８ｃからの光を受光する。

【0058】

具体的にいえば、光学センサ１４Ａは、アンテナ８の直線状部８ａの中央部およびその周囲部分からの光を受光する。また、光学センサ１４Ｂは、アンテナ８の一方の端部であって直線状部８ａが真空カバー４側に折り曲げられた第１折り曲げ部８ｂおよびその周囲部分からの光を受光する。また、光学センサ１４Ｃは、アンテナ８の他方の端部であって直線状部８ａが真空カバー４側に折り曲げられた第２折り曲げ部８ｃおよびその周囲部分からの光を受光する。

【0059】

さらに、本実施形態２のプラズマ処理装置１は、アンテナカバー５を取り外し可能に支持する支持台１６をさらに備えている。そして、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、第１の開口部２ｂを通じて、アンテナカバー５を支持台１６から取り外すとともに筐体２の外部に取り出し可能となっている。これにより、本実施形態２では、筐体２から、アンテナカバー５と一体でアンテナ８および真空カバー４を取り外せることができる。この結果、本実施形態２では、プラズマ処理装置１のメンテナンス性をさらに向上させることができる。

【0060】

以上の構成により、本実施形態２のプラズマ処理装置１は、第１の実施形態のものと同様な効果を奏する。

【0061】

また、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、光学センサ１４Ｂおよび１４Ｃがそれぞれ第１折り曲げ部８ｂおよび第２折り曲げ部８ｃから発せられた光を受光するので、光学センサ１４Ｂおよび１４Ｃは、アンテナ８において、電界が集中し易いエッジからの光を受光することができる。従って、本実施形態２では、アンテナ８およびその周囲状態をより確実に確認することができる。この結果、本実施形態２では、アンテナ収容空間ＡＫでの異常放電の発生またはプラズマの発生をより確実に検知可能となって、より適切な動作をプラズマ処理装置１に確実に行わせることができる。

【0062】

なお、上記の説明では、３つの光学センサ１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃを設けて、それぞれアンテナ８の直線状部８ａの中央部、第１折り曲げ部８ｂ、および第２折り曲げ部８ｃから発生られた光を受光する場合について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではなく、光学センサ１４が直線状部８ａの中央部、第１折り曲げ部８ｂ、および第２折り曲げ部８ｃのうち、少なくとも１つから発せられた光を受光するものであればよい。

【0063】

また、本実施形態３では、アンテナカバー５に対する、支持台１６の支持高さを部分的に調整して、調整した支持台１６に合わせて、アンテナ８を真空カバー４に取り付けることができる。これにより、本実施形態３では、アンテナカバー５、ひいては被処理基板Ｈ１に対する、アンテナ８の高さ調整およびその長手方向の傾き調整を容易に行うことができる。この結果、本実施形態３では、高精度なプラズマ処理を実行することができるプラズマ処理装置１を容易に構成することができる。

【0064】

〔変形例１〕
本開示の変形例１について、図６を用いて具体的に説明する。図６は、変形例１に係るプラズマ処理装置１でのアンテナ８１～８４の具体的な配線を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0065】

本変形例１と上記実施形態１との主な相違点は、２つの電源９Ａおよび９Ｂなどを用いて、４つのアンテナ８１、８２、８３、および８４を動作させる点である。

【0066】

図６に示すように、本変形例１のプラズマ処理装置１では、電源９Ａには、２つのアンテナ８１および８２の各一端がインピーダンス調整部１０Ａを介して並列に接続されている。アンテナ８１および８２の他端は、それぞれインピーダンス調整部１１Ａおよび１１Ｂに接続されている。電源９Ｂには、２つのアンテナ８３および８４の各一端がインピーダンス調整部１０Ｂを介して並列に接続されている。アンテナ８３および８４の他端は、それぞれインピーダンス調整部１１Ｃおよび１１Ｄに接続されている。そして、本変形例１のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａがインピーダンス調整部１１Ａ～１１Ｄの各可変コンデンサの容量を変更することにより、アンテナ８１～８４に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。

【0067】

以上の構成により、本変形例１のプラズマ処理装置１では、上記実施形態１のものと同様な効果を奏する。

【0068】

〔変形例２〕
本開示の変形例２について、図７を用いて具体的に説明する。図７は、変形例２に係るプラズマ処理装置１でのアンテナ８１～８４の具体的な配線を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0069】

本変形例２と上記実施形態１との主な相違点は、２つの電源９Ａおよび９Ｂとインピーダンス調整部１１Ｅおよび１１Ｄなどを用いて、４つのアンテナ８１、８２、８３、および８４を動作させる点である。

【0070】

図７に示すように、本変形例２のプラズマ処理装置１では、電源９Ａには、アンテナ８１の一端がインピーダンス調整部１０Ａを介して接続されている。アンテナ８１の他端には、インピーダンス調整部１１Ｅを介してアンテナ８２の一端が接続されている。アンテナ８２の他端は、接地されている。電源９Ｂには、アンテナ８３の一端がインピーダンス調整部１０Ｂを介して接続されている。アンテナ８３の他端には、インピーダンス調整部１１Ｆを介してアンテナ８４の一端が接続されている。アンテナ８４の他端は、接地されている。そして、本変形例２のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａがインピーダンス調整部１１Ｅおよび１１Ｆの各可変コンデンサの容量を変更することにより、アンテナ８１～８４に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。

【0071】

以上の構成により、本変形例２のプラズマ処理装置１では、上記実施形態１のものと同様な効果を奏する。

【0072】

〔変形例３〕
本開示の変形例３について、図８を用いて具体的に説明する。図８は、変形例３に係るプラズマ処理装置１でのアンテナ８１～８４の具体的な配線を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0073】

本変形例３と上記実施形態１との主な相違点は、電源９とインピーダンス調整部１１Ｇおよび１１Ｈなどを用いて、４つのアンテナ８１、８２、８３、および８４を動作させる点である。

【0074】

図８に示すように、本変形例３のプラズマ処理装置１では、電源９には、アンテナ８１の一端がインピーダンス調整部１０を介して接続されている。アンテナ８１の他端には、インピーダンス調整部１１Ｇを介してアンテナ８２の一端が接続されている。アンテナ８２の他端は、接地されている。インピーダンス調整部１０には、アンテナ８３の一端が接続されている。アンテナ８３の他端には、インピーダンス調整部１１Ｈを介してアンテナ８４の一端が接続されている。アンテナ８４の他端は、接地されている。そして、本変形例３のプラズマ処理装置１では、制御部１５ａがインピーダンス調整部１１Ｇおよび１１Ｈの各可変コンデンサの容量を変更することにより、アンテナ８１～８４に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。

【0075】

以上の構成により、本変形例３のプラズマ処理装置１では、上記実施形態１のものと同様な効果を奏する。

【0076】

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の第１態様のプラズマ処理装置は、処理室を備えたプラズマ処理装置であって、前記処理室と外部環境とを連通する開口部が設けられた筐体と、前記開口部に脱着可能に取り付けられ、当該開口部を閉塞する外側カバーと、前記開口部の内部にて支持される、誘電性を有する内側カバーと、少なくとも前記外側カバーおよび前記内側カバーによって囲まれて形成される包囲空間に配され、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、前記外側カバーに設けられた透光性を有する光透過部と、前記光透過部を透過した前記包囲空間内の光を受光する受光素子と、を備えている。

【0077】

上記構成によれば、内側カバーを設けた場合でも、アンテナおよびその周囲状態を確認することができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【0078】

本開示の第２態様は、第１態様のプラズマ処理装置において、前記筐体の前記開口部側には、前記内側カバーを取り外し可能に支持するフランジが設けられてもよい。

【0079】

上記構成によれば、内側カバーを容易に筐体に設けることができる。

【0080】

本開示の第３態様は、第１態様または第２態様のプラズマ処理装置において、前記アンテナの一部は、直線状の直線状部と、前記直線状部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ連続的に設けられた第１折り曲げ部および第２折り曲げ部とを含み、前記受光素子は、前記直線状部の中央部、前記第１折り曲げ部、および前記第２折り曲げ部のうち、少なくとも１つから発せられた光を受光してもよい。

【0081】

上記構成によれば、アンテナおよびその周囲状態をより確実に確認することができる。

【0082】

本開示の第４態様は、第１態様から第３態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置であって、制御部をさらに備え、前記制御部は、前記受光素子の検出結果を用いて、前記処理室における被処理物のプラズマ処理について、所定の制御処理を実行してもよい。

【0083】

上記構成によれば、制御部は受光素子の検出結果を基にプラズマ処理装置を適切に動作させることができる。

【0084】

本開示の第５態様は、第４態様のプラズマ処理装置であって、前記アンテナに電力を供給する電源をさらに備え、前記制御部は、前記制御処理として、前記電源の制御を行ってもよい。

【0085】

上記構成によれば、制御部はアンテナをより適切に動作させることができ、包囲空間での異常放電やプラズマ発生を確実に抑制可能となって、アンテナの損傷発生をより確実に抑えることができる。

【0086】

本開示の第６態様は、第４態様または第５態様のプラズマ処理装置において、前記制御部は、前記受光素子の出力値が所定のしきい値以上であることを検知したときに、前記電源を停止させてもよい。

【0087】

上記構成によれば、制御部は電源をより適切に制御することができ、包囲空間での異常放電やプラズマ発生をより確実に抑制可能となって、プラズマ処理装置をより適切に動作させることができる。

【0088】

本開示の第７態様は、第５態様または第６態様のプラズマ処理装置であって、複数の前記アンテナにそれぞれ設けられた複数の前記受光素子を備え、前記制御部は、前記複数の受光素子のうち、いずれか１つの前記受光素子の出力値が前記しきい値以上であることを検知したときに、前記電源を停止させてもよい。

【0089】

上記構成によれば、複数のアンテナが設けられている場合でも、制御部は複数の各包囲空間での異常放電やプラズマ発生をより確実に抑制可能となって、より適切な動作をプラズマ処理装置に確実に行わせることができる。

【0090】

本開示の第８態様は、第１態様から第７態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置であって、前記内側カバーを取り外し可能に支持する支持台をさらに備え、前記開口部を通じて、前記内側カバーを前記支持台から取り外すとともに前記筐体の外部に取り出し可能となってもよい。

【0091】

上記構成によれば、筐体から、内側カバーと一体でアンテナおよび外側カバーを取り外せることができ、プラズマ処理装置のメンテナンス性をさらに向上させることができる。

【0092】

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0093】

１ プラズマ処理装置
２ 筐体
２ｂ 第１の開口部（開口部）
３ フランジ
４ 真空カバー（外側カバー）
４ｂ、４ｃ、４ｄ ビューポート（光透過部）
５ アンテナカバー（内側カバー）
８、８１、８２、８３、８４ アンテナ
８ａ 直線状部
８ｂ 第１折り曲げ部
８ｃ 第２折り曲げ部
９、９Ａ、９Ｂ 電源
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 光学センサ（受光素子）
１５ａ 制御部
１６ 支持部
Ｈ１ 被処理基板（被処理物）
ＡＫ アンテナ収容空間（包囲空間）
ＨＡ プラズマ生成領域（処理室）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】