JP2006032539A

JP2006032539A - 真空装置用チャンバ、チャンバの製造方法

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Publication number: JP2006032539A
Application number: JP2004207187A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hisada; 正浩久田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】Ｏリング近傍のガラス部材を保護しながらＯリングをも保護し、高い真空度を維持できる真空装置用チャンバを提供する。
【解決手段】カバー１と、カバー１と共に閉空間１００を形成するフランジ５とを備え、形成された閉空間１００内の真空状態をＯリング１０によって封止する真空装置用チャンバにおいて、フランジ５は、カバー１と対向する周縁面５ａと、周縁面５ａにあってＯリング１０と嵌合する溝部２２とを備える。また、カバー１は、周縁面５ａと対向する対向面１ａと、対向面１ａ上にあって、かつ耐プラズマ性を有する第１面３０と、第１面３０に比して平滑度が高く、かつ溝部２２に対向する溝対向面２２ａに沿う第２面３２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空装置用チャンバ、チャンバの製造方法に関する。

エッチング等のプラズマを使ったプロセスは、一般的に真空装置のチャンバ内で行われる。チャンバの蓋体には、内部の状態が視認できる、あるいは熱に対して安定である等の理由から石英ガラス等のガラス部材が多く用いられる。
また、チャンバ内の真空状態を保つため、チャンバ本体と蓋体との間にはＯリングが挿入されている。Ｏリングは、本体と蓋体との間にセットされる。そして、チャンバ内の減圧と共に押しつぶされ、変形して本体と蓋体との間を封止する。

ところで、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4等のエッチングにはフッ素系のガスが用いられる。フッ素系のガスは、蓋体に用いられた石英ガラスをもエッチングする。Ｏリング近傍の石英ガラスがエッチングされた場合には、蓋体と本体との間に隙間が生じ、Ｏリングを挿入しているのにも関わらず、真空封止が不完全になるおそれがある。
このような点を解決する従来技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載された発明は、石英チャンバ５２のフランジ５０のうち、Ｏリング５５と接触する面を含む面に耐プラズマ性を有する膜５１をコーティングしている。膜５１のコーティングにより、フランジ５０は、プラズマによって侵食されることがない。このため、チャンバ５２のフランジと本体５３との間をＯリングが完全に封止し、チャンバ内の真空状態を良好に保つことができる。
特開２００２−３１３７８０

上述した特許文献１に記載された発明は、確かにフランジ５０がプラズマに侵食されて真空状態を封止する効果が薄くなることを防止できるという効果を奏するものといえる。しかし、本発明の発明者による鋭意検討の結果、さらなる改良の余地があることが判った。
すなわち、膜５１の生成は、アルマイト加工や溶射法、スパッタリング等によって行われるが、簡易に実施できるという点で溶射法が好適である。そこで、本発明者は、溶射法による膜５１の生成についてさらに検討した。この結果、溶射法によって成膜された膜５１は、耐プラズマ性を得るためには膜厚が厚いほうが有利である一方、充分な厚さに成膜すると、膜表面が比較的粗くなることが判った。

つまり、特許文献１に記載された従来技術は、密着性を高めるために膜５１を薄く成膜した場合には、膜５１を頻繁に再コーティングする必要が生じる一方で、耐プラズマ性を高める目的で膜を厚く成膜した場合にはＯリング５５と密着しても充分な封止性が得られないという点でさらなる改良の余地が残るものといえる。
さらに、特許文献１に記載された発明は、溶射法によって充分な厚さの膜を生成した場合、Ｏリング５５が表面の粗い膜と密着することによって傷つき、充分な封止の機能が維持できる期間（以下寿命という。）が短くなる。このため、Ｏリング５５の交換頻度が高まってメンテナンスに係る負荷が大きくなるという欠点がある。

本発明は、以上の点に鑑みて行われたものであり、Ｏリング近傍のガラス部材を保護しながらＯリングをも保護し、高い真空度を維持できる真空装置用チャンバ及び真空装置用チャンバの製造方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明は、蓋体と、当該蓋体と共に閉空間を形成する本体とを備え、形成された閉空間内の真空状態をＯリングによって封止する真空装置用チャンバであって、前記本体は、形成された閉空間の外周にあって、前記蓋体を支持する周縁面と、前記周縁面にあって前記Ｏリングと嵌合する環状溝部と、を備え、前記蓋体は、閉空間の形成時に前記周縁面と対向する対向面と、前記対向面上にあって、かつ、対向する前記環状溝部の内周に沿って連続する第１の面と、前記対向面上にあって、かつ前記第１の面の外周に沿って連続する第２の面と、を備え、前記第１の面は耐プラズマ性を有し、前記第２の面は前記第１の面に比して高い平滑度を有することを特徴とする。

このような発明によれば、環状溝部の内周に沿って連続する第１面によって環状溝部よりも内側の周縁面をプラズマから保護することができる。また、第１の面の外周にあってかつ平滑度の高い第２面によってＯリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバは、前記第２の面が、少なくとも一部が前記閉空間の減圧時に前記Ｏリングと接する範囲に形成されることを特徴とする。

このような発明によれば、閉空間が減圧されて対向面がプラズマにさらされる時点でＯリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバは、前記第１の面が、耐プラズマ性膜を備えることを特徴とする。

このような発明によれば、第１面に簡易に耐プラズマ性を付与することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバは、前記第２の面が、前記第１の面の表面よりも表面の平滑度が高い膜を備えることを特徴とする。
このような発明によれば、Ｏリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。また、対向面の表面を保護することができる。あるいは対向面よりも高い平滑度を持つ膜を選択すれば、Ｏリングによる真空封止の効果をいっそう高めることができる。

また、本発明の真空装置用チャンバは、前記蓋体がガラス部品を備え、前記耐プラズマ性膜がセラミックを含むことを特徴とする。
このような発明によれば、フッ素系のガスを使う真空装置用チャンバにおいて効果的にガラスを保護することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバは、ガラス製のカバーと、当該カバーと共に閉空間を形成するフランジと、前記カバーと前記本体との間に置かれるＯリングと、を備えた真空装置用チャンバであって、前記フランジは、形成された閉空間の外周にあって、前記蓋体を支持する周縁面と、前記周縁面にあって前記Ｏリングと嵌合する環状溝部と、を備え、前記蓋体は、前記周縁面と対向する対向面を備え、前記対向面は、対向する前記環状溝部の内周に沿って設けられる耐プラズマ性膜と、当該プラズマ性膜の外周に沿う面のうちの前記環状溝部と対向する位置にあって、かつ前記耐プラズマ性膜よりも表面の平滑性が高い面と、を備えることを特徴とする。

このような発明によれば、耐プラズマ性膜によって環状溝部の内周にある周縁面をプラズマから保護することができる。また、耐プラズマ性膜の外周にあってかつ平滑度の高い面によってＯリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバの製造方法は、本体と共に閉空間を形成する蓋体と、形成された閉空間の周縁に当該蓋体を支持する周縁面を備える本体と、前記周縁面上の環状溝部に嵌合されるＯリングとを備えた真空装置用チャンバの製造方法であって、閉空間の形成時、前記蓋体にあって前記周縁面に対向して支持される対向面に対し、閉空間の形成時、対向する前記環状溝部に沿って連続すると共に耐プラズマ性を有する第１の面を形成する第１面形成工程と、前記第１面の外周に沿って連続すると共に、前記第１の面に比して高い平滑度を有する第２の面を形成する第２面形成工程と、を含むことを特徴とする。

このような発明によれば、第１面によって周縁面をプラズマから保護することができる。また、第１の面の外周にあってかつ平滑度の高い第２面によってＯリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバの製造方法は、本体と共に閉空間を形成する蓋体と、形成された閉空間の周縁に当該蓋体を支持する周縁面を備える本体と、前記周縁面上の環状溝部に嵌合されるＯリングとを備えた真空装置用チャンバの製造方法であって、閉空間の形成時、前記周縁面に対向して支持される前記蓋体の対向面に対し、閉空間の形成時、対向する前記環状溝部の内周に沿って連続すると共に耐プラズマ性を有する第１の面を形成する第１面形成工程と、前記第１面の外周に沿って連続すると共に、前記第１の面に比して高い平滑度を有する第２の面を形成する第２面形成工程と、を含むことを特徴とする。

このような発明によれば、第１面によって周縁面をプラズマから保護することができる。また、第１の面の外周にあってかつ平滑度の高い第２面によってＯリングの磨耗や損傷を防ぎ、蓋体と本体との間に形成される閉空間のＯリングによる真空封止の効果を維持することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバの製造方法は、前記第１面形成工程が、前記環状溝部に沿って連続する所定の範囲がマスキングされた前記対向面の全面に耐プラズマ性膜をコーティングする工程を含み、前記第２面形成工程が、前記対向面をマスキングしたマスクを剥がす工程を含むことを特徴とする。

このような発明によれば、溝対向面に沿う範囲をマスキングした後に耐プラズマ性膜をコーティングする。そして、マスキングに使ったマスクを剥がすことにより、第１面と、第１面よりも平滑度の高い第２面とを形成することができる。
また、本発明の真空装置用チャンバの製造方法は、前記第１面形成工程が、前記対向面の全面に耐プラズマ性膜をコーティングする工程を含み、前記第２面形成工程は、前記環状溝部の内面と対向する面を除き、環状溝部と対向する面を含む範囲にある耐プラズマ性膜を除去する工程を含むことを特徴とする。

このような発明によれば、耐プラズマ性膜をコーティングした後、例えば研磨等によって耐プラズマ性膜を除去することにより、第１面と、第１面よりも平滑度の高い第２面とを形成することができる。

以下、図を参照して本発明に係る真空装置用チャンバ、真空装置用チャンバの製造方法の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態の真空装置用チャンバ（以下、単にチャンバと記す。）を説明するための図である。図示したチャンバは、蓋体と、蓋体と共に閉空間１００を形成する本体１５とを備えたチャンバである。本実施形態では、蓋体をカバー１と記す。また、本体１５は、形成された閉空間１００の外周に位置するフランジ５を備えている。フランジ５のカバー１を支持する面は、閉空間１００の外周にあって、カバー１を支持する周縁面５ａとなる。カバー１は、石英ガラス等のガラスで形成されていて、フランジ５はステンレス製である。

閉空間１００は、カバー１が凹面１ｂをフランジ５に向けて置かれたときに形成される。形成された閉空間１００内にはステージ３があって、ステージ３上にはウェハ２が静電チャック等の方法によって固定され、エッチング等のプラズマ処理を受ける。
また、カバー1は、周縁面５ａと対向する対向面１ａを有している。周縁面５ａと対向面１ａとの間にはＯリング１０が置かれる。Ｏリング１０は、カバー１とフランジ５との間で形成された閉空間内の真空状態を封止している。

図２（ａ）、（ｂ）は、フランジ５の周縁面５ａと、対向面１ａとの断面を拡大して示した図である。本実施形態では、周縁面５ａがＯリング１０と嵌合する環状の溝部２２を備えている。一方、対向面１ａは、対向する溝部２２の内周に沿って連続する第１面３０と、第１面３０の外周に沿って連続する第２面３２とを備えている。第１面３０は耐プラズマ性を有し、第２面３２は第１面３０に比して高い平滑度を有する。

なお、本実施形態では、対向面１ａにあって、閉空間１００に近い側を内側Ｉとし、反対にカバー１の外部に近い側を外側Ｏとして以降の説明を行うものとする。
本実施形態では、対向面１ａにセラミック膜をコーティングしたことによって第１面３０を形成する。すなわち、本実施形態の第１面３０は、対向面１ａ上にコーティングされたセラミック膜表面である（図２（ａ））。また、本実施形態の第２面３２は、セラミック膜が形成されていないガラス表面である。

ところで、Ｏリング１０は、閉空間１００の減圧時、対向面１ａが周縁面５ａに強く押し付けられることから変形する（図２（ｂ））。本発明は、この際にＯリング１０が表面の粗いセラミック膜に圧接されることを防ぐことを目的としている。このため、第２面３２を、閉空間１００の減圧時に第２面３２の少なくとも一部がＯリング１０と接する範囲に形成することが望ましい。本実施形態は、この目的を達成するため、以下のようにして第２面３２を形成している。

すなわち、対向面１ａは、溝部２２と対向する面（溝対向面２２ａ）と、溝対向面２２ａの内周に沿う面（内側面２１）と、溝対向面２２ａの外周に沿う面（外側面２３）とに分けられる。本実施形態では、第１面３０を内側面２１上に、第２面３２を溝対向面２２ａと外側面２３との上に形成するものとした。
図３（ａ）、（ｂ）は、内側面２１、溝対向面２２ａ、外側面２３と第１面３０、第２面３２との関係をより詳細に示した図であって、カバー１を対向面１ａの側から見た図である。本実施形態では、図１で述べたように、対向面１ａにあって、閉空間１００に近い側を内側Ｉとし、反対にカバー１の外部に近い側を外側Ｏとする。したがって、溝対向面２２ａの内周とは、溝対向面２２ａと外部との境界線のうちの内側Ｉの側の周をいう。また、溝対向面２２ａの外周とは、溝対向面２２ａと外部との境界線のうちの外側Ｏの側の周をいう。

図示するように、対向面１ａは、カバー１の外周に沿う円環状の面である。対向面１ａ上の溝対向面２２ａは、対向面１ａと中心点が同一の円環形状である。したがって、溝対向面２２ａの内側面２１、外側面２３が共に対向面１ａと中心点が同一の円環形状となる。
このため、内側面２１上に形成される第１面３０、溝対向面２２ａと外側面２３との上に形成される第２面３２は、共に対向面１ａの平面視において円環状の面となる。

本実施形態では、溝対向面２２ａと外側面２３の範囲をマスキングし、マスキングされた対向面１ａの全面にセラミック膜をコーティングする。セラミック膜のコーティングは、アルミナ溶射等の簡易な方法で実現できる。
そして、マスキングに使われたマスク部材を剥がすことにより、セラミック膜を備えた第１面３０と、ガラス表面が露出した第２面３２とが形成できる。

このような本実施形態によれば、閉空間１００内が真空引きされてプラズマが生成されたとき、カバー１の対向面１ａのうちプラズマにさらされる内側面２１をセラミックによってカバーすることができる。また、Ｏリング１０に圧接される対向面１ａの表面に平滑なガラス部材を露出させておくことができる。このため、Ｏリング１０による真空封止の効果を低下させることがない。また、セラミック膜コーティングによるＯリングの短寿命化をも防ぐことができるので、従来に比べてメンテナンスにかかる負荷が大きくなることがない。

また、本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではない。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の変形例を示した図である。図４（ａ）は、第１面３０を内側面の他、外側面にも設けて溝対向面上のみを第２面とした例である。図４（ｂ）は、対向面１ａの全面に第１面３０の表面よりも平滑な平滑膜４１を設け、この上から溝対向面と外側面とをマスキングし、セラミック膜を設けた例である。

また、本実施形態は、対向面の一部をマスキングしてセラミック膜をコーティングするものに限定されるものではない。例えば、対向面１ａの全面に耐プラズマ性を有するセラミック膜をコーティングし、溝対向面２２ａの内面と対向する面を除き、溝対向面２２ａと対向する面を含む範囲にあるセラミック膜を除去することによって第１面３０、第２面３２を形成してもよい。

セラミック膜の除去は、一般的に研磨によって行われる。ただし、本実施形態のセラミック膜を研磨で除去する場合、高い研磨精度を得ることが難しい。図４（ｃ）は、この点を解決するための構成であり、平滑で、かつ比較的粘性の高い可撓部材４３を対向面上に設ける。そして、可撓部材４３上にセラミック膜を設けて第１面３０とする。
図４（ｃ）に示した構成によれば、研磨後に充分な平坦度が得られない場合にも、閉空間が減圧されたときに可撓部材４３が第１面３０、第２面３２の傾きや凹凸を吸収できる。このため、Ｏリング１０による高い真空封止性を維持することができる。

また、本発明の真空装置用チャンバの製造方法は、いったん使用されたチャンバに対しても適用することができる。いったん使用されたチャンバとは、耐プラズマ性膜をコーティングすることなく使用されたチャンバであっても、コーティングされた耐プラズマ性膜が再度コーティングされるチャンバであってもよい。
さらに、本実施形態で述べた方法によれば、Ｏリング近傍のガラスが損傷した部分にのみセラミック膜をコーティングすることも可能である。

本発明の一実施形態の真空装置用チャンバを説明するための図である。図１に示したフランジの周縁面と対向面との断面を拡大して示した図である。対向面における内側面、溝対向面、外側面を説明するための図である。本発明の一実施形態の変形例を説明するための図である。従来の構成を説明するための図である。

符号の説明

１カバー，１ａ対向面，５フランジ，５ａ周縁面，１０Ｏリング，
２１内側面，２２ａ溝対向面，２３外側面，３０第１面，３２第２面，
４１平滑膜，４３可撓部材，１００閉空間

Claims

蓋体と、当該蓋体と共に閉空間を形成する本体とを備え、形成された閉空間内の真空状態をＯリングによって封止する真空装置用チャンバであって、
前記本体は、
形成された閉空間の外周にあって、前記蓋体を支持する周縁面と、
前記周縁面にあって前記Ｏリングと嵌合する環状溝部と、を備え、
前記蓋体は、
閉空間の形成時に前記周縁面と対向する対向面と、
前記対向面上にあって、かつ、対向する前記環状溝部の内周に沿って連続する第１の面と、
前記対向面上にあって、かつ前記第１の面の外周に沿って連続する第２の面と、を備え、
前記第１の面は耐プラズマ性を有し、前記第２の面は前記第１の面に比して高い平滑度を有することを特徴とする真空装置用チャンバ。
前記第２の面は、少なくとも一部が前記閉空間の減圧時に前記Ｏリングと接する範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空装置用チャンバ。
前記第１の面は、耐プラズマ性膜を備えることを特徴とする請求項１または２項に記載の真空装置用チャンバ。
前記第２の面は、前記第１の面の表面よりも表面の平滑度が高い膜を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の真空装置用チャンバ。
前記蓋体はガラス製であり、前記第１の面は表面にセラミック部材を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の真空装置用チャンバ。
ガラス製のカバーと、当該カバーと共に閉空間を形成するフランジと、前記カバーと前記本体との間に置かれるＯリングと、を備えた真空装置用チャンバであって、
前記フランジは、
形成された閉空間の外周にあって、前記蓋体を支持する周縁面と、
前記周縁面にあって前記Ｏリングと嵌合する環状溝部と、を備え、
前記蓋体は、前記周縁面と対向する対向面を備え、
前記対向面は、対向する前記環状溝部の内周に沿って設けられる耐プラズマ性膜と、当該プラズマ性膜の外周に沿う面のうちの前記環状溝部と対向する位置にあって、かつ前記耐プラズマ性膜よりも表面の平滑性が高い面と、を備えることを特徴とする真空装置用チャンバ。
本体と共に閉空間を形成する蓋体と、形成された閉空間の周縁に当該蓋体を支持する周縁面を備える本体と、前記周縁面上の環状溝部に嵌合されるＯリングとを備えた真空装置用チャンバの製造方法であって、
閉空間の形成時、前記周縁面に対向して支持される前記蓋体の対向面に対し、
閉空間の形成時、対向する前記環状溝部の内周に沿って連続すると共に耐プラズマ性を有する第１の面を形成する第１面形成工程と、
前記第１面の外周に沿って連続すると共に、前記第１の面に比して高い平滑度を有する第２の面を形成する第２面形成工程と、を含むことを特徴とする真空装置用チャンバの製造方法。
前記第１面形成工程が、前記環状溝部に沿って連続する所定の範囲がマスキングされた前記対向面の全面に耐プラズマ性膜をコーティングする工程を含み、前記第２面形成工程が、前記対向面をマスキングしたマスクを剥がす工程を含むことを特徴とする真空装置用チャンバの製造方法。
前記第１面形成工程が、前記対向面の全面に耐プラズマ性膜をコーティングする工程を含み、前記第２面形成工程は、前記環状溝部の内面と対向する面を除き、環状溝部と対向する面を含む範囲にある耐プラズマ性膜を除去する工程を含むことを特徴とする真空装置用チャンバの製造方法。