JP2003309109A - プラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体窓の温度変化を抑制でき、プラズマ処
理の再現性が良く、パーティクルの発生がしにくいプラ
ズマ処理処理方法及び装置を実現するための誘電体窓及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 真空容器１の外に配置されたコイル６に
高周波電力を印加し、真空容器１内にプラズマを発生さ
せる装置にて、誘電体窓５の内部に設けられた冷温媒流
路１１に水を流すことにより、誘電体窓５の温度を制御
する。誘電体窓５は、複数の誘電板を接合することによ
って夫々の誘電板間に冷温媒流路１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等の薄膜回
路や電子部品の製造に利用されるドライエッチング装置
やプラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置用誘電体
窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体等の薄膜回路や電子部品の
製造に利用されるプラズマ処理装置の１つとして、真空
容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管に高周
波電力を印加することによって真空容器の隔壁の一部を
なす誘電体窓を介して真空容器内にプラズマを発生させ
る高周波誘導方式のプラズマ処理装置がある。

【０００３】高周波誘導方式のプラズマ処理装置の一例
としてプラズマ処理装置２００を図１１に示す。

【０００４】図１１に示すように、プラズマ処理装置２
００は、略中空円柱形状の真空容器２０１と、真空容器
２０１の上部における開口部を塞ぐように備えられた円
盤状の石英ガラス製の誘電体窓２０５とを備えており、
真空容器２０１と誘電体窓２０５とで密閉された空間で
ありかつプラズマ処理が行われる処理室２４０が形成さ
れている。また、真空容器２０１の外側側面には、真空
容器２０１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供
給装置２０２と、真空容器２０１内（処理室２４０内）
の空気若しくは反応ガスの排気を行う排気装置の一例で
ある真空ポンプ２０３が備えられている。また、誘電体
窓２０５の上方近傍にはコイル２０６が配置されてお
り、コイル２０６に高周波電力を印加するコイル用高周
波電源２０４と整合器２１０とが真空容器２０１の外側
に備えられている。また、真空容器２０１内における底
面中央付近には、基板電極２０７が備えられており、こ
の基板電極２０７に高周波電力を印加する基板電極用高
周波電源２０９と整合回路２３０とが真空容器２０１の
外側に備えられている。また、プラズマ処理装置２００
によりプラズマ処理が施される基板２０８が、真空容器
２０１内の基板電極２０７の上に載置されている。

【０００５】また、真空容器２０１の側壁内部には、冷
温媒流路２１５が形成されており、サーキュレータ２１
６により温度制御された水が冷温媒流路２１５内に流さ
れる。また、基板電極２０７にも冷温媒流路２１８が形
成されており、別のサーキュレータ２１７により温度制
御された水が冷温媒流路２１８内に流される。

【０００６】このような構成のプラズマ処理装置２００
により基板２０８に対してドライエッチングやプラズマ
ＣＶＤ等のプラズマ処理を行う方法について説明する。

【０００７】まず、図１１において、真空容器２０１内
に反応ガス供給装置２０２より所定の反応ガスを導入し
つつ、真空ポンプ２０３で真空容器２０１内の空気の排
気を行い、真空容器２０１内を所定の反応ガスで満たす
とともに所定の圧力に保つ。その後、コイル用高周波電
源２０４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力をコイル
２０６に印加する。これにより、真空容器２０１内、す
なわち処理室２４０内にプラズマを発生させることがで
き、上記プラズマにより基板電極２０７上に載置された
基板２０８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等
のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電
極２０７にも基板電極用高周波電源２０９により高周波
電力を印加することで、基板２０８に到達するイオンエ
ネルギーを制御することができる。また、真空容器２０
１の側壁内部における冷温媒流路２１５に温度制御され
た水が流されることにより、プラズマ処理装置２００に
おけるプラズマ処理中及びプラズマ処理待機中（すなわ
ち、プラズマ非処理時）において、基板電極２０７の内
部の冷温媒流路に別のサーキュレータ２１７により温度
制御された水が流されることにより、基板電極２０７の
温度が一定に保たれている。基板電極２０７の温度の一
定保持は、処理室２４０内のプラズマの熱照射や反応ガ
スからの伝熱や基板２０８に入射するイオンエネルギー
によって基板２０８の温度の上昇を抑制することができ
る。

【０００８】また、真空容器２０１内の冷温媒流路２１
５にサーキュレータ２１６により、温度制御された水が
流されることにより、プラズマ処理中における処理室２
４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及び
アース電位とされている真空容器２０１の壁面に入射さ
れるイオンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑
制することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示した方式では、誘電体窓２０５の下面（すなわち真
空側の面）に反応生成物が多量に堆積するために、真空
容器２０１内におけるダストの発生や、プラズマ処理装
置２００のメンテナンス間隔が短くなるという問題点が
ある。また、上記誘電体窓２０５への反応生成物の堆積
により、真空容器２０１内の雰囲気が安定せず、プラズ
マ処理の再現性に乏しいという問題点がある。このよう
な問題点について以下に詳述する。

【００１０】プラズマ処理を重ねていくにつれて上記の
堆積膜は膜厚を増していくが、堆積膜がある膜厚を越え
ると膜応力によりはがれが生じ、真空容器２０１内にお
いてダストとなって基板２０８上に降ってくる。図１１
のプラズマ処理装置２００における方式では、少数の基
板２０８をプラズマ処理しただけでダストが発生する場
合があるため、処理室２４０を大気開放して誘電体窓２
０５を純水あるいはエタノール等で洗浄（メンテナン
ス）する頻度が高くなるという問題点がある。

【００１１】また、プラズマ処理を重ねていくと、上述
した堆積膜の膜厚が変化するため、反応ガスの吸着率が
変化し、真空容器２０１内の雰囲気、すなわち反応ガス
の分圧が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。ま
た、プラズマ処理中に誘電体窓２０５に衝突する高エネ
ルギーイオンによる加熱で誘電体窓２０５の温度が変動
することも反応ガスの吸着率の変化を引き起こす原因と
なっている。

【００１２】上記の問題は、連続処理時間が著しく長い
場合や、コイル２０６に印加する高周波電力が大きい場
合に、著しく生じる。誘電体窓２０５の過昇温が起き、
この誘電体窓２０５と堆積物との熱膨張率の差によっ
て、誘電体窓２０５に堆積された薄膜の膜応力が高まっ
て上記薄膜の剥がれが発生し、処理室２４０内において
ダストが発生するという問題がある。

【００１３】上記の夫々の問題を解決するためには、誘
電体窓２０５中にも冷温媒の流路を設けて、温度制御さ
れた上記冷温媒を上記流路内に流して、誘電体窓２０５
の温度制御を行うことが考えられる。しかしながら、こ
のような方法により誘電体窓２０５の温度制御を行うこ
とは以下に説明する問題があり、従来困難と考えられ実
現していなかった。

【００１４】すなわち、真空容器２０１の上面の略全体
に形成された開口部を塞いで真空容器２０１を密閉する
略円板形状の誘電体窓２０５は、処理室２４０の真空引
き時に繰り返し大気圧力を受けて、大きな曲げ応力を受
けることとなる。このような誘電体窓２０５の内部に上
記流路を形成した場合にあっては、上記流路に流す冷温
媒の圧力による力をさらに誘電体窓２０５は受けること
となるとともに、さらに加えて処理室２４０内外の温度
差による温度歪みが発生し、誘電体窓２０５は上記温度
歪みによる熱応力を受けることとなり、このような夫々
の力（若しくは応力）に耐え得てかつその内部に上記流
路を有する略円盤形状の誘電体窓２０５の構造及びその
製造方法が無いという問題点がある。

【００１５】また、誘電体窓２０５は、処理室２４０外
部で励起された電磁界を処理室２４０内部に伝達する必
要があるが、誘電体窓２０５の内部に流路を設けた場合
にあっては、上記流路内に流される冷温媒が上記電磁界
の伝達を著しく阻害するものと考えられているという問
題点がある。

【００１６】また、誘電体窓２０５はその処理室２４０
側の表面が、処理室２４０内において発生される反応ガ
スのプラズマによりスパッタリングを受けることとなる
ため、誘電体窓２０５にはコンタミネーションを生じな
い純粋な材料として、例えば、石英ガラスやセラミック
スが用いられているが、これらの材料は融点が高く、し
かも脆性が強いという特性があり、誘電体窓２０５中に
上記流路等を鋳造や溶接等というような方法で形成する
ことが困難であるという問題点がある。

【００１７】従って、本発明の目的は、上記問題を解決
することにあって、処理室内でのダスト発生や雰囲気の
変動の原因となる誘電体窓そのものの温度変化を抑制で
きる冷却又は加温が可能なプラズマ処理装置用誘電体窓
及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。

【００１９】本発明の第１態様によれば、真空容器の内
部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気
しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入し、上記真空容
器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管より高周
波電力を印加し、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電
体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上
記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装
置用誘電体窓であって、第１誘電板と第２誘電板とが接
合されてなり、かつ上記第１誘電板と上記第２誘電板と
の間に冷温媒流路を有することを特徴とするプラズマ処
理装置用誘電体窓を提供する。

【００２０】本発明の第２態様によれば、上記第１誘電
板は、概略平板形状を有し、かつ互いに連通した凹部が
形成されかつ上記第２誘電板と接合される第１接合表面
と、プラズマ処理装置における上記処理室の外側に面す
る処理室外側表面とを備え、上記第２誘電板は、概略平
板形状を有し、かつ上記第１誘電板の上記第１接合表面
と接合される第２接合表面と、上記処理室の内側に面す
る処理室内側表面とを備え、上記冷温媒流路は、上記第
１誘電板の上記凹部と上記第２誘電板の上記第２接合表
面とで囲まれて形成されている第１態様に記載のプラズ
マ処理装置用誘電体窓を提供する。

【００２１】本発明の第３態様によれば、上記冷温媒流
路の冷温媒の流出口及び流入口が共に、上記第１誘電板
の上記処理室外側表面、又は上記第２誘電板の上記処理
室内側表面に形成されている第２態様に記載のプラズマ
処理装置用誘電体窓を提供する。

【００２２】本発明の第４態様によれば、上記第１誘電
板と上記第２誘電板との上記接合は、接着剤による接着
により行われている第１態様から第３態様のいずれか１
つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。

【００２３】本発明の第５態様によれば、上記接着剤が
硬化後も弾性を保つゴム系接着剤であり、上記第１接合
表面と第２接合表面との間に上記接着剤により接着剤層
が厚さ１０μｍ以上で形成されている第４態様に記載の
プラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。

【００２４】本発明の第６態様によれば、上記接着剤が
シリコンゴム系接着剤である第５態様に記載のプラズマ
処理装置用誘電体窓を提供する。

【００２５】本発明の第７態様によれば、上記接着剤が
上記冷温媒流路の内側にはみ出している第４態様から第
６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電
体窓を提供する。

【００２６】本発明の第８態様によれば、上記第１誘電
板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリ
コン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイ
ア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又は
それらの組み合わせである第１態様から第７態様のいず
れか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供す
る。

【００２７】本発明の第９態様によれば、上記第１誘電
板と上記第２誘電板との材質が共に石英ガラスであり、
上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、高温
原子間接合により行われている第１態様から第３態様の
いずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電窓を提供
する。

【００２８】本発明の第１０態様によれば、互いに連通
した凹部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、第
２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上
記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズ
マ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、上記第１接
合表面又は上記第２接合表面に接着剤を塗布する工程
と、上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させる
ように上記接着剤を介して、上記第１接合表面と上記第
２接合表面とを密着させる工程と、上記密着させた上記
接着剤を硬化させることにより上記第１接合表面と上記
第２接合表面とを接合する工程とを備えることを特徴と
するプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供す
る。

【００２９】本発明の第１１態様によれば、上記接着剤
は、熱硬化性のシリコン系接着剤である第１０態様に記
載のプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供す
る。

【００３０】本発明の第１２態様によれば，上記第１誘
電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シ
リコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファ
イア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又
はそれらの組み合わせである第１０態様又は第１１態様
に記載のプラズマ処理装置用の誘電体窓製造方法を提供
する。

【００３１】本発明の第１３態様によれば、材質が石英
ガラスである第１誘電板における互いに連通した凹部が
形成された第１接合表面と、材質が石英ガラスである第
２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上
記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズ
マ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、上記第１接
合表面及び上記第２接合表面を研磨する工程と、上記第
１接合表面と上記第２接合表面とを密着させながら、上
記冷温媒流路内を真空排気する工程と、上記冷温媒流路
内を真空排気しながら上記密着させた上記第１誘電板と
上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１７００
度以下で加熱して保持することにより、上記第１接合表
面と上記第２接合表面とを原子間接合する工程とを備え
ることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の製造
方法を提供する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００３３】まず、本発明の第１実施形態にかかるプラ
ズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体
窓製造方法について、図１、図２、図３及び図１０を参
照して説明する。

【００３４】図１は、本第１実施形態にかかるプラズマ
処理装置用誘電体窓の一例である誘電体窓５を用いたプ
ラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１００の
構造を示す模式断面図である。

【００３５】図１に示すように、プラズマ処理装置１０
０は、上面に開口部を有する略中空円柱形状の真空容器
１と、真空容器１の上記開口部を塞ぐように備えられた
円盤状の石英ガラス製の誘電体窓５とを備えており、真
空容器１と誘電体窓５とにより密閉された空間でありか
つプラズマ処理が行われる処理室４０が形成されてい
る。言いかえれば、誘電体窓５は真空容器１の隔壁の一
部をなし、これにより、処理室４０が形成されている。
また、真空容器１の外側には、真空容器１内に所定の反
応ガスの供給を行う反応ガス供給装置２と、真空容器１
内の空気若しくは反応ガスの排気（真空排気）を行う排
気装置である真空ポンプ３が備えられている。また、誘
電体窓５の上方近傍にはコイル６が配置されており、コ
イル６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源４と
整合器１０とが真空容器１の外側に備えられている。こ
こで、このコイル６の平面形状（図１におけるＢ−Ｂ矢
視図）を図１０に示す。図１０に示すように、コイル６
はその中央部分にて接続され、かつ上記中央部分から放
射状かつ上記中央部分に対して時計方向に伸びるように
配置された複数の筋状の電極により形成されている。な
お、プラズマ処理装置１００がコイル６を備える場合に
代えて、例えば、板状に形成された電極、又は、導波管
等が備えられているような場合であってもよい。また、
処理室４０内における底面中央付近には、基板電極７が
備えられており、この基板電極７に高周波電力を印加す
る基板電極用高周波電源９と整合器３０とが真空容器１
の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置１０
１によりプラズマ処理が施される被加工物の一例である
基板８が、処理室４０内の基板電極７の上に載置され
る。

【００３６】また、誘電体窓５は、概略平板形状を有す
る第１誘電板５１の第１接合表面５１ａと第２誘電板５
２の第２接合表面５２ａとが接合されることにより形成
されており、第１誘電板５１における第１接合表面５１
ａとは反対側の表面は、プラズマ処理装置１００の処理
室４０の外側に（プラズマ処理装置１００の外側が大気
に面する場合にあっては大気側に）面する処理室外側表
面５１ｂであり、第２誘電板５２における第２接合表面
５２ａとは反対側の表面は、処理室４０の内側に（すな
わち、処理室４０の真空側に）面する処理室内側表面５
２ｂとなっている。また、図１、及び図２の誘電体窓５
の模式断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）に示すよう
に、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａ側には、凹部
が一筆書き状に連通して形成された溝部が形成されてお
り、この溝部と第２接合表面５２ａとで囲まれた冷温媒
流路の一例である第１冷温媒流路１１が、誘電体窓５の
内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成
されている。言いかえれば、誘電体窓５における第１誘
電板５１と第２誘電板５２との間に、第１冷温媒流路１
１が上記全面に渡って略均一に配置されるように形成さ
れている。また、第１誘電板５１の処理室外側表面５１
ｂには、第１冷温媒流路１１への冷温媒となる流体の流
入口１８及び流出口１９が形成されている。さらに、プ
ラズマ処理装置１００においては、第１冷温媒流路１１
への流入口１８及び流出口１９に接続された配管若しく
はチューブ等により形成された管路である循環通路１２
ａ及び１２ｂを通して、上記冷温媒となる流体の一例で
ある純水を流して循環させる循環機構の一例である第１
サーキュレータ１２が、真空容器１の外側に備えられて
いる。図１０に示すように、循環通路１２ａ及び１２ｂ
は、コイル６に干渉しない位置に配置され、循環通路１
２ａ及び１２ｂを形成している上記管路の材質には誘電
体（例えば、テフロン（登録商標）等）が用いられ、コ
イル６から発生される電磁波を上記管路が吸収しない構
造としている。なお、第１サーキュレータ１２内には温
度制御装置（図示しない）が備えられており、循環され
る純水の温度が一定となるように制御可能となってい
る。

【００３７】また、コイル６と誘電体窓５との間、すな
わち、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂ全体を覆
うように、電気絶縁板兼断熱板である断熱板１３（例え
ば、マイカ製の板）が設けられており、コイル６が断熱
板１３を介して誘電体窓５に押し付けられている。ま
た、真空容器１の側壁内部には、第２冷温媒流路１５が
設けられており、第２サーキュレータ１６により温度制
御された冷温媒、例えば水を流すことができ、真空容器
１の温度を制御することが可能となっている。また、基
板電極７には第３サーキュレータ１７が接続され、第３
サーキュレータ１７により温度制御された冷温媒、例え
ば水を流して、基板電極７の温度を一定に保つことが可
能となっている。

【００３８】次に、上記第１実施形態のプラズマ処理装
置１００において用いた誘電体窓５の製造方法について
説明する。また、図３は、誘電体窓５の第１誘電板５１
及び第２誘電板５２の模式的な断面図を用いた誘電体窓
５の製造工程の概略説明図である。

【００３９】まず、図３（Ａ）に示すように、共に円盤
形状の第１誘電板５１及び第２誘電板５２を用意する。
本第１実施形態においては、第１誘電板５１及び第２誘
電板５２の材質は共に石英ガラスであって、各々直径３
４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍである。なお、図３（Ａ）から
（Ｅ）において、第１誘電板５１における図示上面が処
理室外側表面５１ｂ、図示下面が第１接合表面５１ａと
なっており、第２誘電板５２における図示上面が第２接
合表面５２ａ、図示下面が処理室内側表面５２ｂとなっ
ている。次に、図３（Ｂ）に示すように、第１誘電板５
１における第１接合表面５１ａに、第１冷温媒流路１１
（以降単に、冷温媒流路１１という）となる凹部の一例
である凹状の溝部５１ｃを形成する。本第１実施形態に
おいては、溝部５１ｃの形成幅と、隣接する溝部５１ｃ
間の幅（すなわち、第１接合表面５１ａにおける隣接す
る溝部５１ｃ間における溝部５１ｃが形成されていない
部分の幅）とが共に１７ｍｍとしており、また、溝部５
１ｃの形成深さを３ｍｍとしている。従って、処理室４
０内側に面する誘電体窓５の面積の約５０％が溝部５１
ｃの面積、すなわち、冷温媒流路１１の面積となってい
る。さらに、図３（Ｃ）に示すように、第１誘電板５１
の処理室外側表面５１ｂに流体の流入口１８および流出
口１９を形成する。

【００４０】次いで、図３（Ｄ）に示すように、第１誘
電板５１の第１接合表面５１ａに接着剤の一例であるシ
リコン系接着剤２０を筋状に塗布する。上記接着剤とし
ては、好ましくは、硬化後も弾性を保つゴム系接着剤、
例えば、熱硬化性のシリコン系接着剤が用いられる。

【００４１】そして、図３（Ｅ）に示すように、第１誘
電板５１の第１接合表面５１ａ及び第２誘電板５２の第
２接合表面５２ａをシリコン系接着剤２０を介して押圧
して、シリコン系接着剤２０を冷温媒流路１１の内側に
若干はみ出るように互いを密着させる。この状態におけ
る冷温媒流路１１の拡大図を図３（Ｆ）に示す。図３
（Ｆ）に示すように、シリコン系接着剤２０は、冷温媒
流路１１の内側にはみ出されて、はみ出されたシリコン
系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接合表面
５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有する隅部
及び上記隅部近傍全体を覆っている。また、上記におい
てシリコン系接着剤２０を塗布する量は、第１接合表面
５１ａに所望の厚さ、好ましくは１０μｍ以上の厚さの
接着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの上記接着剤層２
２）を与えると共に、第１接合表面５１ａと第２接合表
面５２ａとが密着された際に、溝部５１ｃの両端部内側
に、直径にして１ｍｍ前後かつ溝部５１ｃの端部沿いに
ひも状にシリコン系接着剤２０がはみ出す程度とするの
が好適である。また、上記密着後の接着剤層２２の厚さ
の確保のために、第１接合表面５１ａ若しくは第２接合
表面５２ａに予め接着剤層２２の厚さに等しいスペーサ
を多数貼っておくか、又は、シリコン系接着剤２０にフ
ィラーを入れておき、第１接合表面５１ａ若しくは第２
接合表面５２ａにシリコン系接着剤２０とともに上記フ
ィラーを供給するような場合であってもよい。

【００４２】その後、第１接合表面５１ａと第２接合表
面５２ａとを密着させた状態の第１誘電板５１及び第２
誘電板５２を、加熱装置、例えば電気炉内に入れて加熱
し、シリコン系接着剤２０を所定の温度にて所定の時間
をかけて熱硬化させ、誘電体窓５を完成させる。なお、
上記のようにシリコン系接着剤２０を積極的に熱硬化さ
せることが好ましいが、このような場合に代えて、例え
ば、自然にシリコン系接着剤２０を硬化させるような場
合であってもよい。

【００４３】以上のように構成されて製造される誘電体
窓５を用いたプラズマ処理装置１００の動作について説
明する。

【００４４】図１において、まず、真空容器１内の基板
電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次
に、真空容器１内の処理室４０に反応ガス供給装置２よ
り所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で処理室
４０内の空気の排気を行い、処理室４０内を反応ガスで
満たすとともに、所定の圧力に保つ。その後、コイル用
高周波電源４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、
コイル６に印加する。これにより、断熱板１３と誘電体
窓５を介して、処理室４０内の反応ガスに高周波の電磁
界を伝播させてプラズマを発生させて、上記発生された
プラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対し
てエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を
行う。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源
９により高周波電力を印加することで、基板８に到達す
るイオンエネルギーを制御することができる。

【００４５】プラズマ処理装置１００におけるプラズマ
処理中及びプラズマ処理待機中（すなわち、プラズマ非
処理時）において、基板電極７の内部の冷温媒流路に第
３サーキュレータ１７により温度制御された水が流され
ることにより、基板電極７の温度が一定に保たれてい
る。基板電極７の温度の一定保持は、処理室４０内のプ
ラズマの熱照射や反応ガスからの伝熱や基板８に入射す
るイオンエネルギーによって基板８の温度の上昇を抑制
する。

【００４６】また、真空容器１内の第２冷温媒流路１５
に第２サーキュレータ１６により、温度制御された水が
流されることにより、プラズマ処理中における処理室４
０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及びア
ース電位とされている真空容器１の壁面に入射されるイ
オンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑制す
る。

【００４７】さらに、誘電体窓５においても、その内部
の冷温媒流路１１に第１サーキュレータ１２により一定
の温度に保たれた純水が循環通路１２ａ及び１２ｂと、
流入口１８と流出口１９を経て循環される。プラズマ処
理中における処理室４０内のプラズマの熱放射、反応ガ
スからの伝熱、又は第２誘電板５１の処理室内側表面５
２ｂに入射するイオンエネルギーにより、誘電体窓５は
加熱されるが、上記純水の循環により誘電体窓５の温度
上昇が抑えられる。また、プラズマ処理を行わないプラ
ズマ処理待機中にも誘電体窓５の温度は、温度制御され
た純水の温度近くに保たれる。また、純水の制御温度を
上げて誘電体窓５の温度を高い温度に保つことにより、
反応生成物は誘電体窓５の表面にて昇華して堆積し難く
なる。

【００４８】上記第１実施形態によれば、以下のような
種々の効果を得ることができる。

【００４９】まず、その内部に冷温媒流路１１が形成さ
れた誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置１００におい
てプラズマ処理を行う際に、冷温媒流路１１内に純水を
流すような場合であっても、誘電体窓５の電磁波の透過
率の低下は実用上問題とならない程僅かであり、プラズ
マ処理中における冷温媒流路１１への純水の循環がプラ
ズマ処理に影響を与えることはなく、誘電体窓５の温度
制御を行うことができる。

【００５０】例えば、誘電体窓５の全面に対し冷温媒流
路１１の占める面積が約５０％であり、冷温媒流路１１
の形成高さが３ｍｍの場合であって、１３．５６ＭＨｚ
の高周波を発生させるような場合において、冷温媒流路
１１内に純水がない場合に対して、純水がある場合は、
プラズマの発光強度に対して電磁波の透過率は数％の低
下に留まり、プラズマ処理としての実用上の問題はな
い。さらに、上記よりも周波数の高いマイクロ波を用い
る場合には、冷温媒として上記純水の代わりに、フッ素
系オイルを用いるような場合であってもよい。

【００５１】また、直径約３５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの
石英ガラス板２枚を、厚さ５０μｍのシリコン系接着剤
２０で接合した誘電体窓５は、接合面が誘電体窓５の厚
さ方向における略中央に位置することとなるため、構造
的に接合面の応力が小さく、常用０．１ＭＰａ、最大
０．２ＭＰａの冷温媒流路１１の内部圧力に耐えること
ができるとともに、内径３２０ｍｍの真空容器１の１０
００回以上の大気圧／真空の繰り返し動作に耐えること
ができる。

【００５２】また、冷温媒流路１１内にはみ出されたシ
リコン系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接
合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有す
る隅部及び上記隅部近傍全体を覆っており、これによ
り、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとのシリ
コン系接着剤２１による接合を補強された状態とするこ
とができ、第１誘電板５１と第２誘電板５２の上記接合
をより強固なものとすることができる。

【００５３】また、シリコン系接着剤は耐水・耐熱性に
富み、例えば、冷温媒として８０℃の温水を用いての長
期間の循環にも耐えることができる。冷温媒流路１１に
はみ出したシリコン系接着剤２１は、循環される水によ
り多少膨潤するが、このはみ出したシリコン系接着剤２
１が防壁となって、第１接合表面５１ａと第２接合表面
５２ａとの間に位置されていてかつ夫々を接着している
シリコン系接着剤２０への水の浸透が防止され、このよ
うなシリコン系接着剤のはみ出し部分がない場合に比べ
て、第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度の寿
命を長期化することができる。また、シリコン系接着剤
は、冷温媒流路１１内に冷温媒がない状態で、例えば、
コイル６への９００Ｗの高周波電力印加による約３０分
間の連続放電にも耐えることができ、さらに、誘電体窓
５の温度が１５０℃にまで上昇されるような場合であっ
ても処理室４０を真空状態に維持しながら上記接合を保
持することができる。

【００５４】また、第１接合表面５１ａと第２接合表面
５２ａとの間にシリコン系接着剤により所望の厚さの接
着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの接着剤層２２）が
形成されるように第１誘電板５１と第２誘電板５２との
接合が行われるような場合にあっては、シリコン系接着
剤の特性により硬化後も接着剤層２２は柔軟性を有する
ため、誘電体窓５が大気圧／真空の繰り返し圧力を受け
て、第１誘電板５１と第２誘電板５２において変形が生
じさせられるような場合、又は、冷温媒流路１１内への
温度制御された冷温媒の循環／停止に伴い第１誘電板５
１と第２誘電板５２の夫々の急激な伸縮が発生するよう
な場合においては、上記接着剤層２２の柔軟性により上
記接着剤層２２内に発生する応力を和らげることがで
き、誘電体窓の耐久性を向上させることができる。ま
た、プラズマ処理の際には処理室４０内のプラズマによ
り紫外線が発生されて、上記発生された紫外線が誘電体
窓５にも照射されることとなるが、シリコン系接着剤２
０により形成された接着剤層２２は上記紫外線の照射に
も十分に耐え得る。

【００５５】また、第１誘電板５１に冷温媒流路１１と
冷温媒の流入口１８及び流出口１９を形成して、第２誘
電板５２は凹凸のない略平板状に形成するような（特
に、処理室内側表面５２ｂには凹凸の形成等の加工を極
力避けるような）誘電体窓５の構造は、処理室４０の真
空化の際に第１誘電板５１に加わる大気圧による圧縮応
力、及び第２誘電板５２に加わる引張り応力に対して耐
え得ることができ、脆性材料により形成されている誘電
体窓の耐久性を高めて、誘電体窓の破損を防止すること
ができるという効果がある。

【００５６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施できる。例え
ば、本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置用
の誘電体窓の一例である誘電体窓６０と誘電体窓６０の
製造方法について説明する。

【００５７】誘電体窓６０は、その適用用途と全体形状
においては図１において説明した第１実施形態の誘電体
窓５と基本的に異なるところがない。すなわち、本第２
実施形態において、誘電体窓６０を形成している第１誘
電板６１と第２誘電板６２は、第１実施形態における第
１誘電板５１と第２誘電板５２とにその基本的な形状に
おいては変わるところはない。第１実施形態と第２実施
形態との異なる点は、第１誘電板６１と第２誘電板６２
の材質を石英ガラスに限定したこと、及び第１誘電板６
１と第２誘電板６２との接合方法にある。以下に上記異
なる点について説明する。また、図４は、誘電体窓６０
の第１誘電板６１及び第２誘電板６２の模式的な断面図
を用いた誘電体窓６０の製造工程の概略説明図である。

【００５８】図４（Ａ）に示すように、共に円盤形状に
石英ガラスにより形成された第１誘電板６１及び第２誘
電板６２を用意する。なお、図４（Ａ）から（Ｆ）にお
いて、第１誘電板６１における図示上面が処理室外側表
面６１ｂ、図示下面が第１接合表面６１ａとなってお
り、第２誘電板６２における図示上面が第２接合表面６
２ａ、図示下面が処理室内側表面６２ｂとなっている。
次に、図４（Ｂ）に示すように、第１誘電板６１におけ
る第１接合表面６１ａに、冷温媒流路１１となる凹状の
溝部６１ｃ（凹部の一例である）を形成する。さらに、
図４（Ｃ）に示すように、第１誘電板６１の処理室外側
表面６１ｂに流体の流出口６９となる下穴６９ａを形成
する。次いで、図４（Ｄ）に示すように、第１誘電板６
１の第１接合表面６１ａ及び第２誘電板６２の第２接合
表面６２ａを研磨して、表面の微細な凹凸を除去し、高
精度の平面とする。そして、図４（Ｅ）に示すように、
上記研磨が行われた第１誘電板６１の第１接合表面６１
ａと第２誘電板６２の第２接合表面６２ａとを密着させ
た後、流出口６９の下穴６９ａに排気装置の一例である
真空ポンプ６５を耐熱口金６３と耐熱フレキシブルチュ
ーブ６４とを介して接続して、冷温媒流路１１内の空気
を真空ポンプ６５で排気し、冷温媒流路１１内を真空化
する。これにより、第１誘電板６１と第２誘電板６２と
を互いに夫々の略全面において均一に加圧することがで
きる。その後、真空ポンプ６５で排気を続けながら第１
誘電板６１及び第２誘電板６２を高温炉中で９００℃以
上１７００℃以下の範囲の加熱温度にて加熱することに
より、第１接合表面６１ａと第２接合表面６２ａとを原
子間接合する（すなわち、高温原子間接合を行う）。そ
の後、第１誘電板６１及び第２誘電板６２を上記高温炉
から取り出して冷却した後、図４（Ｆ）に示すように、
第１誘電板６１の処理室外側表面６１ｂに流体の流入口
６８を形成するとともに、流出口６９の下穴６９ａを仕
上げ加工して流出口６９を形成し、誘電体窓６０を完成
させる。

【００５９】上記第２実施形態における誘電体窓６０の
製造方法によれば、上記第１実施形態の誘電体窓５のよ
うに第１誘電板５１と第２誘電板５２とをシリコン系接
着剤による厚みのある接着剤層２２を介して接合するの
ではなく、このような接着剤を用いずに、共に石英ガラ
スにより形成されている第１誘電板６１と第２誘電板６
２とを原子間接合により石英ガラス自身を接合している
ため、第１実施形態の誘電体窓５と比べて、誘電体窓６
０は、より接合強度が高く、より高温度での使用に耐
え、プラズマにより発生して照射される紫外線に対して
もより耐性が高く、あらゆる種類の冷温媒にも侵される
ことが無く、また、プラズマ処理装置より誘電体窓を取
り外して誘電体窓の内外周の洗浄のためのフッ酸洗浄等
にも耐えることができるという利点がある。なお、誘電
体窓６０はその製造方法が上記の通り上記第１実施形態
の誘電体窓５とは異なるが、誘電体窓６０をプラズマ処
理装置に取り付けてプラズマ処理を行う際における誘電
体窓６０の動作については、第１実施形態の誘電体窓５
と同様である。

【００６０】以上述べた本発明の第１実施形態及び第２
実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、様々な
バリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本
発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバ
リエーションが考えられることは、言うまでもない。

【００６１】例えば、上記第１実施形態において、前記
シリコン系接着剤２０の塗布を第１接合表面５１ａのみ
に行うような場合に代えて、第１接合表面５１ａと共に
第２接合表面５２ａにも上記塗布を行うような場合であ
ってもよく、また、第２接合表面５２ａのみに上記塗布
を行うような場合であってもよい。

【００６２】また、上記シリコン系接着剤２０が押し出
されて、はみ出されたシリコン系接着剤２１が、冷温媒
流路１１の上記隅部に位置するような場合に代えて、第
１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度が十分に維
持できるような場合にあっては、上記シリコン系接着剤
２０がはみ出されないような場合であってもよい。

【００６３】また、溝部５１ｃが第１誘電板５１の第１
接合表面５１ａにのみ形成されるような場合に代えて、
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１誘電板１６１
の第１接合表面１６１ａと第２誘電板１６２の第２接合
表面１６２ａの夫々に、相対するように溝部１６１ｃ及
び１６２ｃが形成されて、冷温媒流路１１が形成される
ような場合であってもよい。

【００６４】さらに、図５（Ｃ）に示すように、第１誘
電板１７１を冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを
形成させた平板形状とし、第２誘電板１７２に溝部１７
２ｃを形成させて、図５（Ｄ）に示すように、第１誘電
板１７１と第２誘電板１７２とを接合して冷温媒流路１
１が形成されるような場合であってもよい。このとき、
例えば、溝部１７２ｃが形成される第２誘電板１７２を
第１誘電板１７１よりも厚くすることで、第２誘電板１
７２の強度を確保することもできる。

【００６５】さらに、図５（Ｅ）及び（Ｆ）に示すよう
に、第１誘電板１８１と第２誘電板１８２とを夫々セラ
ミック素材のグリーンシートを多層重ねて形成して、図
５（Ｆ）に示すように互いに接合させながら上記多層の
グリーンシートを焼成させることにより一体化させて、
誘電体窓を形成するような場合であってもよい。

【００６６】さらに加えて、図５（Ｇ）及び（Ｈ）に示
すように、誘電体窓を三層の誘電板を接合して形成する
ような場合であってもよい。すなわち、第１誘電板１９
１は冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを形成させ
た平板形状とし、第２誘電板１９２は平板形状とし、冷
温媒流路１１となるその上下面に貫通された溝部１９３
ｃが形成された第３誘電板１９３を、第１誘電板１９１
と第２誘電板１９２との間に挟むようにして、上記接着
剤による接合又は上記高温原子間接合により接合して誘
電体窓を形成することが可能である。

【００６７】また、冷温媒流路の形成パターンの変形例
として、図６にプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例で
ある誘電体窓８０の模式断面図（上記第１実施形態にお
ける図２に相当する図）を示す。図６に示すように、冷
温媒流路８７が、誘電体窓８０と一体の多数の円柱状の
支柱８６の間の空間からなり、誘電体窓８０のほぼ全面
にわたって均等に配置されているような場合であって
も、上記第１実施形態における誘電体窓５と同様な効果
を得ることができる。なお、この誘電体窓８０は第１実
施形態の誘電体窓５と同様に、第１誘電板と第２誘電板
とが接合されることにより形成されており、誘電体窓８
０への流体の流入口８８及び流出口８９は第１誘電板に
形成されて、それぞれ２箇所ずつ計４箇所設けられてい
る。

【００６８】また、さらに別の冷温媒流路の形成パター
ンの変形例として、図７にプラズマ処理装置用の誘電体
窓の一例である誘電体窓９０の模式断面図（上記第１実
施形態における図２に相当する図）を示す。この誘電他
窓９０も第１誘電板と第２誘電板とが接合されることに
より形成されており、図７に示すように、冷温媒流路９
７が、第１誘電板と一体の多数の半円弧状の支柱９６の
間の空間からなり、第１誘電板、すなわち、誘電体窓９
０のほぼ全面にわたって冷温媒流路９７が均等に配置さ
れているような場合であっても、上記第１実施形態にお
ける誘電体窓５と同様な効果を得ることができる。

【００６９】また、以上述べた本発明の実施形態におい
ては、第１誘電板及び第２誘電板が石英ガラスにより形
成されている場合について説明したが、このような材料
に代えて、第１誘電板及び第２誘電板が、共に、シリコ
ン、又は窒化シリコン、又はジルコニア、又はアルミ
ナ、又はサファイア、又は窒化アルミニウムにより形成
されている場合であってもよい。また、第１誘電板と第
２誘電板が共にこれら複数の材料のうちの２以上の材料
の組み合わせであってもよい。特に、第２誘電板は、真
空処理装置の内壁面の一部を構成する部材であるため、
コンタミネーションや脱ガス特性に優れている必要があ
り、用途に応じて適切な材料を選択、さらに、適切な純
度を選択することが望ましい。高純度の石英ガラスはシ
リコン系半導体を用いたデバイスの製造工程において、
優れた低コンタミネーション性と耐久性を有する。窒化
シリコンは機械的強度に優れ、また、それ自身がエッチ
ングされても酸素原子放出量が極めて小さいという特徴
がある。アルミナやサファイアは、熱伝導性が良く（す
なわち熱伝導率がよい）、耐スパッタリング性に優れ
る。窒化アルミニウムは特に熱伝導性に優れ、石英ガラ
スの約１００倍の熱伝導率をもっているので、誘電体窓
における第２誘電板の処理室内側表面において温度変化
を特に小さくすることができるという特徴がある。

【００７０】以上の夫々の実施形態に加えて、本発明の
変形応用例として、図８、図９、及び図１０を用いて、
本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置用の誘
電体窓の一例である誘電体窓１０５及び誘電体窓１０５
を用いたプラズマ処理装置１９９について説明する。

【００７１】図８に示すように、プラズマ処理装置１９
９は、平面的に略正方形状の断面を有する略角柱形状の
外形を有し、かつその内部に略円柱形状の空間である処
理室１４０を有し、かつ上面に開口部を有する真空容器
１０１と、真空容器１０１の上面の開口部を塞ぐように
備えられかつ略正方形状の平面を有する板状の石英ガラ
ス製の誘電体窓１０５とを備えている。誘電体窓１０５
は、処理室１４０の外側の第１誘電板１５１と、処理室
１４０の内側の第２誘電板１５２とが接合（上記第１実
施形態又は上記第２実施形態の接合方法によって接合）
されて形成されており、図８及び図９に示すように、誘
電体窓１０５の第１誘電板１５１に溝部が形成されて冷
温媒流路１１１が形成されている。また、冷温媒流路１
１１への冷温媒の流入口１１８と流出口１１９が第２誘
電板１５２に形成されおり、流入口１１８と流出口１１
９の夫々は、真空容器１０１の側壁上部において側壁上
面と側壁外側とを貫通するように側壁に穿孔された管路
１１２ａと１１２ｂに接続されて、さらに夫々の管路１
１２ａと１１２ｂは第１サーキュレータ１１２に接続さ
れている。

【００７２】また、図８に示すように、第２誘電板１５
２の板厚の中央付近には反応ガス供給通路１２１が第２
誘電板１５２のその板状の面に沿って第２誘電板１５２
の一端（図８における左側端部）からそれ以外の端部方
向への放射状の複数の通路となるように形成されてい
る。また、真空容器１０１の側壁を上下方向に貫通する
ように穿孔されて形成された反応ガス供給通路１２３の
上側の貫通部分には、上記一端の近傍における反応ガス
供給通路１２１に接続されるように第２誘電板１５２の
処理室内側表面１５２ｂに形成された反応ガス流入口１
２２が接続されて、さらに、反応ガス供給通路１２３
は、真空容器１０１の外部に備えられている反応ガス供
給装置１０２に接続されている。

【００７３】また、第２誘電板１５２内に形成されてい
る反ガス供給通路１２１の上記一端は、止め栓１２５に
て閉じられており、また、第２誘電板１５２の処理室内
側表面１５２ｂにおける中央近傍には、反応ガス供給通
路１２１に接続されるように多数の反応ガス吹出し口１
２４が形成されており、反応ガス吹出し口１２４より処
理室１４０内に反応ガスの供給が可能となっている。

【００７４】また、処理室１４０は、真空容器１０１の
側壁下部（図８における右側下部）に形成された排気口
１２６を通じて処理室１４０外の真空ポンプ１０３に接
続されている。また、誘電体窓１０５の上方には、図１
０に示すような上記第１実施形態のコイル６と同様なコ
イル１０６が配置されており、コイル１０６に高周波電
力を印加するコイル用高周波電源１０４と整合器１１０
が接続されている。コイル１０６の下と誘電体窓１０５
の上面とに挟まれるように絶縁板でありかつ断熱板であ
る断熱板１１３が備えられている。処理室１４０の底面
中央付近には、基板電極１０７が備えられており、この
基板電極１０７に高周波電力を印加する基板電極用高周
波電源１０９と整合器１３０が基板電極１０７に接続さ
れている。また、プラズマ処理装置１９９にてプラズマ
処理が施される基板８が基板電極１０７の上に載置可能
となっている。さらに基板電極１０７の内部には冷温媒
流路１２７が設けられており、真空容器１０１の外部に
設けられた第３サーキュレータ１１７により、冷温媒流
路１２７に温度制御された冷温媒を流すことが可能とな
っている。また、真空容器１０１の側壁内にも冷温媒流
路１１５が設けられており、真空容器１０１の外部に設
けられた第２のサーキュレータ１１６により冷温媒流路
１１５内に温度制御された冷温媒を流すことが可能とな
っている。

【００７５】このような構成のプラズマ処理装置１９９
の動作に関しては上記第１実施形態のプラズマ処理装置
１００と基本的に同じである。

【００７６】上記第３実施形態によれば、プラズマ処理
装置１９９において、誘電体窓１０５の第２誘電板１５
２の処理室内側表面１５２ｂに反応ガスを吹き出すこと
ができる多数の反応ガス吹出し口１２４が設けられてい
ることにより、基板電極１０７上に載置された基板８に
向かうように上記多数の反応ガス吹出し口１２４から反
応ガスを吹き出すことができ、処理室１４０内における
基板８の周囲の反応ガスの雰囲気をより均一なものとす
ることができる。これにより、基板８に対してより均一
にかつ効率良くプラズマ処理を行うことができるととも
に、第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂより上
記反応ガスが吹き出されるため、処理室１４０内におい
て発生する反応生成物が第２誘電板１５２の表面に堆積
し難くさせることができるという効果がある。

【００７７】さらに、第２誘電板１５２に冷温媒の流入
口１１８及び流出口１１９を設けて、流入口１１８及び
流出口１１９を真空容器１０１の側壁上面と側壁外部と
を貫通するように形成された管路１１２ａ及び１１２ｂ
を介して第１のサーキュレータ１１２に接続しているこ
とにより、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００
よりも、メンテナンスの際のコイル１０６の着脱や誘電
体窓１０５の真空容器１０１よりの着脱が容易となると
ともに、誘電体窓１０５の流入口１１８及び流出口１１
９に第１のサーキュレータ１１２よりの管路を取り付け
る際の設計上の困難さを無くすことができるという利点
がある。

【００７８】なお、上記様々な実施形態のうちの任意の
実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有
する効果を奏するようにすることができる。

【００７９】

【発明の効果】本発明の上記第１態様によれば、真空容
器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真
空排気しつつ上記処理室外部より上記処理室内部に反応
ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置するコイル又
は電極又は導波管より高周波電力を印加して、上記真空
容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内
部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置において、第１誘電板と
第２誘電板とが接合されてなるプラズマ処理装置用誘電
体窓が、上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温
媒流路が形成されていることにより、上記プラズマ処理
装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）を用いてプラ
ズマ処理を行う場合に、上記冷温媒流路に温度制御され
た冷温媒を流して、上記誘電体窓の温度変化を制御する
ことができ、上記誘電体窓へ堆積する薄膜の膜厚を薄く
するとともに、その膜質をより緻密なものとすることが
でき、上記堆積された薄膜の剥がれによるダストの発生
を抑制することができるプラズマ処理装置用誘電体窓を
提供することが可能となる。また、上記誘電体窓を用い
たプラズマ処理装置において、上記誘電体窓の上記冷温
媒流路に温度制御された冷温媒として、例えば純水を流
して循環させるような場合であっても、プラズマ処理に
おける上記誘電体窓の電磁波の透過率の低下は実用上問
題とならない程僅かであり、プラズマ処理中における上
記純水の循環がプラズマ処理に影響を与えることなく、
上記誘電体窓の温度制御を行うことができるプラズマ処
理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。

【００８０】本発明の上記第２態様によれば、上記第１
態様による効果を得ることができるとともに、さらに加
えて、上記冷温媒流路が上記第１誘電板の第１接合表面
に形成された互いに連通された凹部と略平板形状の上記
第２誘電板の第２接合表面で囲まれることにより形成さ
れ、また、上記誘電体窓が上記プラズマ処理装置に用い
られた場合において、上記凹部のような凹凸部を有さな
い上記第２誘電板が処理室の内側、すなわち真空側に位
置されるように上記誘電体窓が形成されていることによ
り、上記第２誘電板は上記真空による引っ張り応力に十
分に耐え得る強度を有することとなり、耐久性に優れた
プラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能とな
る。特に、上記誘電体窓の材料として用いられる脆性材
料により第２誘電板が形成されていることにより上記効
果は有効なものとなる。

【００８１】本発明の上記第３態様によれば、上記誘電
体窓の上記第１誘電板の処理室外側表面において、上記
冷温媒流路への冷温媒の流出口及び流入口が設けられて
いることにより、上記処理室の外側、すなわち大気側よ
り上記冷温媒流路へ温度制御された上記冷温媒を流すこ
とができ、上記誘電体窓の温度制御を行うことができ、
上記第１態様又は第２態様による効果を得ることができ
るプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能と
なる。加えて、上記誘電体窓において上記処理室外側に
位置される上記第１誘電板、すなわち、大気側に面し大
気圧による圧縮応力を受ける部材に上き流出口及び上記
流入口が形成されているため、構造的にも破損し難く、
上記誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上
記プラズマ処理装置のコイル又は電極の間に上記流出口
及び上記流入口への冷温媒の管路を配置することがで
き、このように配置することにより、上記管路が高周波
電力によるプラズマの励起効率を下げることなくすこと
ができる。

【００８２】また、上記誘電体窓の上記第２誘電板の処
理室内側表面に、上記冷温媒流路への冷温媒の流出口及
び流入口が設けられているような場合にあっては、上記
誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上記流
出口及び上記流入口への冷温媒の管路を上記プラズマ処
理装置のコイル又は電極の間に配置することなく、上記
第２誘電板の上記処理室内側表面より、上記処理室を構
成している真空容器の側壁を貫通するように上記管路を
配置することができる。これにより、上記管路の配置に
よるプラズマ励起効率への影響を無くすことができ、さ
らにプラズマ処理装置への上記誘電体窓の着脱を容易に
することができ、プラズマ処理装置のメンテナンス性を
向上させることができる。

【００８３】本発明の上記第４態様から第７態様によれ
ば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合が、
接着剤、例えば、ゴム系接着剤やシリコンゴム系接着剤
により行われていることにより、種々の材質の誘電板に
対し、自由な上記冷温媒流路の配置を行いながら容易に
誘電体窓を製作して、上記第１態様から第３態様による
効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を
提供することが可能となる。

【００８４】特に本発明の上記第７態様によれば、上記
冷温媒流路の内側に、上記第１接合表面と上記第２接合
表面との接合のために用いられた上記接着剤が押し出さ
れて、はみ出されていることにより、はみ出し部分が接
着剤層に対する防壁となり、上記冷温媒流路に流される
例えば、高温循環水等が上記接着剤層を変質させること
を防ぎ、上記第１接合表面と上記第２接合表面との上記
接着剤による上記接合力を長期間保つことができるプラ
ズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。

【００８５】本発明の上記第８態様によれば、上記第１
誘電板及び上記第２誘電板の夫々が、共に、石英ガラ
ス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、
サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかであ
る、又はそれらの組み合わせであることにより、プラズ
マ被処理物（例えば基板）の材質とプラズマ処理装置に
供給される反応ガス種に応じて、低コンタミネーション
と脱ガス性に優れ、耐久力の高い材料を選択して、上記
第１態様から第７態様による効果を得ることができるプ
ラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能とな
る。

【００８６】本発明の上記第９態様によれば、上記第１
態様から第３態様の効果にさらに加えて、上記第１誘電
板と上記第２誘電板との上記接合が、上記接着剤による
のではなく、石英ガラスにより形成されている上記第１
誘電板と上記第２誘電板とを上記石英ガラスの高温原子
間接合により行われることにより、上記冷温媒流路内に
流れる流体の種類や温度に対する制約を少なくすること
ができ、より多様な条件で使用することができるプラズ
マ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。

【００８７】本発明の上記第１０態様又は第１１態様に
よれば、溝部が形成された第１誘電板の第１接合表面
と、上記第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上
記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有
する真空処理装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）
の製造方法において、上記第１接合表面又は上記第２接
合表面に接着剤を塗布し（例えば、所定の厚さの接着剤
層を形成することができるように上記接着剤を塗布
し）、上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させ
るように上記第１接合表面と上記第２接合表面とを上記
接着剤を介して密着させて、上記密着させた上記接着剤
を硬化させることにより上記第１接合表面と上記第２接
合表面とを接合して、耐久性に優れた誘電体窓を製造す
ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法
を提供することが可能となる。

【００８８】本発明の上記第１２態様によれば、上記第
１誘電板及び上記第２誘電板の夫々の材質が、共に、石
英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アル
ミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムである、
又はそれらの組み合わせであることにより、上記第１０
態様又は第１１態様による効果を得ることができるプラ
ズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可
能となる。

【００８９】本発明の上記第１３態様によれば、凹部が
形成された第１誘電板の第１接合表面と、上記第２誘電
板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２
接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有する真空処理装置
用誘電体窓の製造方法において、上記第１接合表面及び
上記第２接合表面を精密な平面に研磨して、上記第１接
合表面と上記第２接合表面とを密着させて、上記冷温媒
流路内を真空排気しながら、上記密着させた上記第１誘
電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１
７００℃以下で加熱することにより、高温雰囲気中で上
記第１誘電板と上記第２誘電板とを互いに全面で強い力
でもって均一に加圧することができ、上記第１接合表面
と上記第２接合表面とを強固に原子間接合することがで
きる。さらに、上記第１誘電板と上記第２誘電板との接
合が、上記接着剤によるのではなく、高温原子間接合に
より行われることにより、上記冷温媒流路内に流れる流
体の種類や温度に対する制約を少なくすることができ、
より多様な条件で使用することができるプラズマ処理装
置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態にかかる誘電体窓を用
いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。

【図２】 上記図１の誘電体窓のＡ−Ａ断面における模
式断面図である。

【図３】 上記第１実施形態における誘電体窓の製造工
程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第２誘
電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成された
状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口及び流入口が形成さ
れた状態、（Ｄ）は第１誘電板に接着剤が塗布された状
態、（Ｅ）は第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘
電体窓が完成した状態を示し、（Ｆ）は冷温媒流路の拡
大断面図である。

【図４】 本発明の第２実施形態にかかる誘電体窓の製
造工程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第
２誘電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成さ
れた状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口の下穴が形成さ
れた状態、（Ｄ）は第１誘電板の第１接合表面と第２誘
電板の第２接合表面とが研磨された状態、（Ｅ）は第１
誘電板と第２誘電板とが密着されて冷温媒流路内の真空
化が行われている状態、（Ｆ）は高温炉中での加熱が行
われ第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘電体窓が
完成した状態を示す。

【図５】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にか
かる誘電体窓の変形例の説明図であり、（Ａ）及び
（Ｂ）は第１誘電板及び第２誘電板に共に溝部を形成す
る場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は
第１誘電板に流出口及び流入口のみが形成され、かつ第
２誘電板に溝部が形成される場合の誘電体窓の断面図で
あり、（Ｅ）及び（Ｆ）は平板形状の第１誘電板と溝部
が形成された第２誘電板とが共にセラミック素材のグリ
ーンシートを積層して形成されている場合の誘電体窓の
断面図であり、（Ｇ）及び（Ｈ）は３枚の部材により構
成される場合の誘電体窓の断面図である。

【図６】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にか
かる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの変形例を示す
誘電体窓の模式断面図である。

【図７】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にか
かる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの別の変形例を
示す誘電体窓の模式断面図である。

【図８】 本発明の第３実施形態にかかる誘電体窓を用
いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
（図９のＤ−Ｄ矢視断面図でもある。）

【図９】 上記図８の誘電体窓のＣ−Ｃ断面における模
式断面図である。

【図１０】 上記図１のコイルのＢ−Ｂ矢視図である。

【図１１】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を
示す模式断面図である。

【符号の説明】

１…真空容器、２…反応ガス供給装置、３…真空ポン
プ、４…コイル用高周波電源、５…誘電体窓、６…コイ
ル、７…基板電極、８…基板、９…基板電極用高周波電
源、１０…整合回路、１１…第１冷温媒流路、１２…第
１サーキュレータ、１２ａ及び１２ｂ…循環通路、１３
…断熱板、１５…第２冷温媒流路、１６…第２サーキュ
レータ、１７…第３サーキュレータ、１８…流体の流入
口、１９…流体の流出口、２０…シリコン系接着剤、２
１…はみ出された接着剤、２２…接着剤層、２５…真空
ポンプ、２６…支柱、２７…支柱、３０…整合器、５１
…第１誘電板、５１ａ…第１接合表面、５１ｂ…処理室
外側表面、５１ｃ…溝部、５２…第２誘電板、５２ａ…
第２接合表面、５２ｂ…処理室内側表面、６０…誘電体
窓、６１…第１誘電板、６１ａ…第１接合表面、６１ｂ
…処理室外側表面、６１ｃ…溝部、６２…第２誘電板、
６２ａ…第２接合表面、６２ｂ…処理室内側表面、８０
…誘電体窓、８６…支柱、８７…冷温媒流路、８８…流
入口、８９…流出口、９０…誘電体窓、９６…支柱、９
７…冷温媒流路、９８…流入口、９９…流出口、１００
…プラズマ処理装置、１０１…真空容器、１０２…反応
ガス供給装置、１０３…真空ポンプ、１０４…コイル用
高周波電源、１０５…誘電体窓、１０６…コイル、１０
７…基板電極、１０９…基板電極用高周波電源、１１０
…整合回路、１１１…冷温媒流路、１１２…第１サーキ
ュレータ、１１２ａ及び１１２ｂ…管路、１１３…断熱
板、１１５…冷温媒流路、１１６…第２サーキュレー
タ、１１７…第３サーキュレータ、１１８…流体の流入
口、１１９…流体の流出口、１２１…反応ガス供給通
路、１２２…反応ガス流入口、１２３…反応ガス流入通
路、１２４…反応ガス吹出し口、１２５…止め栓、１２
６…排気口、１２７…冷温媒流路、１３０…整合器、１
４０…処理室、１５１…第１誘電板、１５２…第２誘電
板、１６１…第１誘電板、１６１ｃ…溝部、１６２…第
２誘電板、１６２ｃ…溝部、１７１…第１誘電板、１７
２…第２誘電板、１７２ｃ…溝部、１８１…第１誘電
板、１８２…第２誘電板、１９１…第１誘電板、１９２
…第２誘電板、１９３…第３誘電板、１９３ｃ…溝部、
１９９…プラズマ処理装置。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 FA04 JA10 KA22 KA26 KA30 KA46 KA49 5F004 BA20 BB11 BB32 BC04 CA09 5F045 AA08 BB20 EB02 EH03 EH11 EJ01 EJ09 EJ10 EK10 GB05

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器（１、１０１）の内部の処理室
   （４０、１４０）に被加工物（８）を保持し、上記処理
   室を真空排気しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入
   し、上記真空容器の外部に位置するコイル（６、１０
   ６）又は電極又は導波管より高周波電力を印加し、上記
   真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓（５、６０、８
   ０、９０、１０５）を介して上記処理室内部にプラズマ
   を発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行う
   プラズマ処理装置用誘電体窓であって、 第１誘電板（５１、６１、１５１、１６１、１７１、１
   ８１、１９１）と第２誘電板（５２、６２、１５２、１
   ６２、１７２、１８２、１９２）とが接合されてなり、
   かつ上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温媒流
   路（１１、８７、９７、１１１）を有することを特徴と
   するプラズマ処理装置用誘電体窓。
2. 【請求項２】 上記第１誘電板（５１、６１、１５１）
   は、概略平板形状を有し、かつ互いに連通した凹部（５
   １ｃ、６１ｃ）が形成されかつ上記第２誘電板（５２、
   ６２、１５２）と接合される第１接合表面（５１ａ、６
   １ａ）と、プラズマ処理装置（１００、１９９）におけ
   る上記処理室の外側に面する処理室外側表面（５１ｂ、
   ６１ｂ）とを備え、 上記第２誘電板（５２、６２、１５２）は、概略平板形
   状を有し、かつ上記第１誘電板の上記第１接合表面と接
   合される第２接合表面（５２ａ、６２ａ）と、上記処理
   室の内側に面する処理室内側表面（５２ｂ、６２ｂ、１
   ５２ｂ）とを備え、 上記冷温媒流路は、上記第１誘電板の上記凹部と上記第
   ２誘電板の上記第２接合表面とで囲まれて形成されてい
   る請求項１に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。
3. 【請求項３】 上記冷温媒流路の冷温媒の流出口（１
   ９、６９、１１９）及び流入口（１８、６８、１１８）
   が共に、上記第１誘電板の上記処理室外側表面、又は上
   記第２誘電板の上記処理室内側表面に形成されている請
   求項２に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。
4. 【請求項４】 上記第１誘電板と上記第２誘電板との上
   記接合は、接着剤（２０）による接着により行われてい
   る請求項１から３のいずれか１つに記載のプラズマ処理
   装置用誘電体窓。
5. 【請求項５】 上記接着剤が硬化後も弾性を保つゴム系
   接着剤であり、上記第１接合表面と第２接合表面との間
   に上記接着剤により接着剤層（２２）が厚さ１０μｍ以
   上で形成されている請求項４に記載のプラズマ処理装置
   用誘電体窓。
6. 【請求項６】 上記接着剤がシリコンゴム系接着剤であ
   る請求項５に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。
7. 【請求項７】 上記接着剤が上記冷温媒流路の内側には
   み出している請求項４から６のいずれか１つに記載のプ
   ラズマ処理装置用誘電体窓。
8. 【請求項８】 上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材
   質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジル
   コニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニ
   ウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである
   請求項１から７のいずれか１つに記載のプラズマ処理装
   置用誘電体窓。
9. 【請求項９】 上記第１誘電板と上記第２誘電板との材
   質が共に石英ガラスであり、上記第１誘電板と上記第２
   誘電板との上記接合は、高温原子間接合により行われて
   いる請求項１から３のいずれか１つに記載のプラズマ処
   理装置用誘電窓。
10. 【請求項１０】 互いに連通した凹部（５１ｃ）が形成
    された第１誘電板（５１）の第１接合表面（５１ａ）
    と、第２誘電板（５２）の第２接合表面（５２ａ）とを
    接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた
    冷温媒流路（１１）を有するプラズマ処理装置用誘電体
    窓（５）の製造方法であって、 上記第１接合表面又は上記第２接合表面に接着剤（２
    ０）を塗布する工程と、 上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させるよう
    に上記接着剤を介して、上記第１接合表面と上記第２接
    合表面とを密着させる工程と、 上記密着させた上記接着剤を硬化させることにより上記
    第１接合表面と上記第２接合表面とを接合する工程とを
    備えることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 上記接着剤は、熱硬化性のシリコン系
    接着剤である請求項１０に記載のプラズマ処理装置用誘
    電体窓の製造方法。
12. 【請求項１２】 上記第１誘電板及び上記第２誘電板の
    材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジ
    ルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミ
    ニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせであ
    る請求項１０又は１１に記載のプラズマ処理装置用の誘
    電体窓製造方法。
13. 【請求項１３】 材質が石英ガラスである第１誘電板
    （６１）における互いに連通した凹部（６１ｃ）が形成
    された第１接合表面（６１ａ）と、材質が石英ガラスで
    ある第２誘電板（６２）の第２接合表面（６２ａ）とを
    接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた
    冷温媒流路（１１）を有するプラズマ処理装置用誘電体
    窓（６０）の製造方法であって、 上記第１接合表面及び上記第２接合表面を研磨する工程
    と、 上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させなが
    ら、上記冷温媒流路内を真空排気する工程と、 上記冷温媒流路内を真空排気しながら上記密着させた上
    記第１誘電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上か
    つ摂氏１７００度以下で加熱して保持することにより、
    上記第１接合表面と上記第２接合表面とを原子間接合す
    る工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用
    誘電体窓の製造方法。