JP2014130924A - プラズマ処理容器及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導結合プラズマ処理装置をはじめとするプラズマ処理装置において、熱による蓋部材の変形を抑制する。
【解決手段】誘導結合プラズマ処理装置１の本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの接続部分には、全周に亘り、Ｏリング５１、断熱部材５２及びスパイラルシールド５３が配備されている。断熱部材５２は、断熱部材用溝６２内に嵌めこまれている。断熱部材５２は、短冊状の複数の断熱シート５４によって構成されている。断熱部材５２によって、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間には、隙間ＣＬが設けられている。断熱部材５２によって、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとが熱的に分離され、上部容器２Ｂが熱によって変形した場合でも、その変形量を吸収できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被処理体にプラズマ処理等を行うためのプラズマ処理装置及びそれに用いるプラズマ処理容器に関する。

ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程においては、ＦＰＤ用基板に対してプラズマエッチング、プラズマアッシング、プラズマ成膜等の種々のプラズマ処理が行われている。このようなプラズマ処理を行う装置として、例えば平行平板型のプラズマ処理装置や、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）処理装置などが知られている。これらのプラズマ処理装置は、処理容器内を真空状態に減圧して処理を行う真空装置として構成されている。また、近年では、大型のＦＰＤ用基板を処理するために処理容器も大型化している。

例えば、誘導結合プラズマ処理装置は、気密に保持され、基板に対してプラズマ処理が行われる処理容器と、処理容器の外部に配置された高周波アンテナとを備えている。処理容器は、本体容器と、処理室の天井部分を構成する誘電体壁と、誘電体壁を支持する枠状の蓋部材とを有している。誘導結合プラズマ処理装置では、高周波アンテナによって、処理容器内に誘導電界が形成され、この誘導電界によって、処理容器内に導入された処理ガスがプラズマに転化され、このプラズマを用いて、大型のＦＰＤ用基板に対して所定のプラズマ処理が行われる。

プラズマ処理装置では、プラズマの発生や高温でのプロセスによって処理容器内の温度が上昇する。そして、例えば上記構成の誘導結合プラズマ処理装置では、処理容器を構成する本体容器と、上記誘電体壁を支持する蓋部材が加熱される。蓋部材が過剰に加熱されると、蓋部材に反りが生じ、本体容器との接合部分に隙間が生じる。その結果、処理室内からの真空リークが生じたり、蓋部材によって支持される誘電体壁が破損したりするという可能性がある。また、処理容器の大型化に伴い、反りの問題も深刻なものとなっている。

プラズマ処理装置における構成部材の温度制御に関して、例えば、特許文献１では、ガスを放出するシャワーヘッドにおいて、ヘッド本体とヘッド蓋体との接合面に断熱部材を設けることが提案されている。この特許文献１は、断熱部材によってヘッド本体とヘッド蓋体との熱伝導を抑制し、シャワーヘッドのガス噴射部分の温度を管理することを目的としている。

また、誘導結合プラズマ処理装置における蓋部材と本体容器との接合部分のシール構造に関して、特許文献２では、Ｏリングの劣化を防止するため、接合部分の内側にプラズマ遮断手段を設け、その外側にＯリングを設けることが提案されている。

また、特許文献３では、平面アンテナ方式のマイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波透過板と固定用の押え部材との間にＯリングを設け、その外側にスパイラルシールドを設けることが開示されている。

特開２００２−１５５３６４号公報（図２など） 特開２００５−６３９８６号公報（図１など） 特開２００７−２９４９２４号公報（図３など）

上記のとおり、プラズマ処理装置では、プラズマの熱や高温でのプロセスによって蓋部材などの処理容器の一部分に変形が生じると、真空リークや部品の破損などが生じるため、信頼性の高いプラズマプロセスを行うことが困難になる。

本発明の目的は、誘導結合プラズマ処理装置をはじめとするプラズマ処理装置において、熱による処理容器の変形を抑制することである。

本発明のプラズマ処理容器は、被処理体に対してプラズマ処理を行う処理室を形成するプラズマ処理容器である。このプラズマ処理容器は、本体容器と、前記本体容器に組み合わされる上部容器と、を備え、前記本体容器と前記上部容器との間に、真空シール部材と、断熱部材と、導電部材としても機能する電磁波遮断部材とが介在して設けられ、前記本体容器と前記上部容器とが離間していることを特徴とする。

本発明のプラズマ処理容器は、前記断熱部材が、複数に分割された断熱シートを含んでいてもよい。

本発明のプラズマ処理容器は、前記処理室の内側から外側へ向けて、前記真空シール部材、前記電磁波遮断部材および前記断熱部材の順序で配置されていてもよく、あるいは、前記処理室の内側から外側へ向けて、前記真空シール部材、前記断熱部材および前記電磁波遮断部材の順序で配置されていてもよい。

本発明のプラズマ処理容器において、前記断熱シートは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃超の材質の合成樹脂によって構成されていてもよい。この場合、前記断熱シートの厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下であってもよい。また、前記合成樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、全芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）及びＭＣナイロンからなる群より選ばれる１種以上であってもよい。さらに、本発明のプラズマ処理容器は、合成樹脂である前記断熱シートの厚みが、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内であってもよい。

また、本発明のプラズマ処理容器は、前記断熱シートが、セラミックスによって構成されていてもよい。この場合、前記断熱シートの厚み方向の熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ以下であってもよい。また、セラミックスである前記断熱シートの厚みが、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内であってもよい。

また、本発明のプラズマ処理容器は、前記断熱シートによって、前記本体容器と前記上部容器との間に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内の隙間が設けられていてもよい。

また、本発明のプラズマ処理容器は、前記断熱シートが、前記本体容器に設けられた凹部内に配設されていてもよい。

また、本発明のプラズマ処理容器は、隣接する断熱シートの間隔が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であってもよい。

また、本発明のプラズマ処理容器は、前記本体容器と前記上部容器に、それぞれ温度調節装置を備えていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、上記いずれかに記載のプラズマ処理容器を備えている。

本発明のプラズマ処理装置は、前記プラズマ処理容器内に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記アンテナと前記処理容器との間に設けられた誘電体壁と、
前記アンテナに高周波電力を印加して誘導電界を形成させる高周波電源と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記処理容器内を真空若しくは減圧状態にする排気手段と、
を備えた誘導結合プラズマ処理装置であってもよい。

本発明によれば、本体容器と上部容器との間に断熱部材を配備して本体容器と上部容器とを離間させることによって、本体容器と上部容器とを確実に熱的に分離することができる。従って、本体容器と上部容器とを別々に温度制御することが可能になるとともに、上部容器の熱による変形を防止できる。

本発明の第１の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 本体容器の側部の上端面の要部を拡大して示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、以下では、誘導結合プラズマ処理装置を例にして説明するが、本発明は、任意のプラズマ処理装置に対して同様に適用することができる。

図１に示した誘導結合プラズマ処理装置１は、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｓに対してプラズマ処理を行うものである。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が例示される。

誘導結合プラズマ処理装置１は、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとを有する処理容器２を備えている。

＜本体容器＞
本体容器２Ａは、底部２ｂと４つの側部２ｃとを有する角筒形状の容器である。なお、本体容器２Ａは、円筒形状の容器であってもよい。本体容器２Ａの材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料が用いられる。本体容器２Ａの材料としてアルミニウムを用いた場合には、本体容器２Ａの内壁面から汚染物が発生しないように、本体容器２Ａの内壁面にはアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。また、本体容器２Ａは接地されている。

＜上部容器＞
上部容器２Ｂは、天井部分２ａと、本体容器２Ａの上部に配置されて、処理容器２内の空間を上下の２つの空間に区画する誘電体壁６と、誘電体壁６を支持する支持部材として、蓋部材７及び支持梁１６とを備えている。上部容器２Ｂ内にはアンテナ室４が形成され、本体容器２Ａ内には処理室５が形成され、これら２つの部屋は誘電体壁６によって区画されている。すなわち、アンテナ室４は処理容器２内における誘電体壁６の上側の空間に形成され、処理室５は処理容器２内における誘電体壁６の下側の空間に形成されている。従って、誘電体壁６は、アンテナ室４の底部を構成すると共に、処理室５の天井部分を構成する。処理室５は、気密に保持され、そこで基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる。

誘電体壁６は、略正方形形状または略矩形状の上面および底面と、４つの側面とを有する略直方体形状をなしている。誘電体壁６の厚みは、例えば３０ｍｍである。誘電体壁６は、誘電体材料によって形成されている。誘電体壁６の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスや、石英が用いられる。一例として、誘電体壁６は、４つの部分に分割されている。すなわち、誘電体壁６は、第１の部分壁、第２の部分壁、第３の部分壁および第４の部分壁を有している。なお、誘電体壁６は、分割されていなくてもよいし、４以外の数の部分に分割されていてもよい。

蓋部材７は、上部容器２Ｂの下部に設けられている。蓋部材７は、本体容器２Ａの上端に位置合わせされて配置されている。蓋部材７は、本体容器２Ａ上に配置することで処理容器２が閉じられ、本体容器２Ａと離すことによって処理容器２が開放される。なお、蓋部材７は、上部容器２Ｂと一体であってもよい。

支持梁１６は、例えば十字形状をなしており、誘電体壁６の上記４つの部分壁は、蓋部材７と支持梁１６とによって支持されている。

誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、それぞれ上部容器２Ｂの天井部分２ａに接続された上端部を有する複数の円筒形状のサスペンダ８を備えている。図１では、３つのサスペンダ８を図示しているが、サスペンダ８の数は任意である。支持梁１６は、サスペンダ８下端部に接続されている。このようにして、支持梁１６は、複数のサスペンダ８によって上部容器２Ｂの天井部分２ａより吊り下げられて、処理容器２の内部における上下方向の略中央の位置において、水平状態を維持するように配置されている。

支持梁１６には、ガス供給装置２０から処理ガスが供給される図示しないガス流路と、このガス流路に供給された処理ガスを放出するための図示しない複数の開口部とが形成されている。支持梁１６の材料としては、導電性材料が用いられる。この導電性材料としては、アルミニウム等の金属材料を用いることが好ましい。支持梁１６の材料としてアルミニウムを用いた場合には、表面から汚染物が発生しないように、支持梁１６の内外の表面にはアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。

＜ガス供給装置＞
本体容器２Ａの外部には、更に、ガス供給装置２０が設置されている。ガス供給装置２０は、例えば、中央のサスペンダ８の中空部に挿入されたガス供給管２１を介して支持梁１６の図示しないガス流路に接続されている。ガス供給装置２０は、プラズマ処理に用いられる処理ガスを供給するためのものである。プラズマ処理が行われる際には、処理ガスは、ガス供給管２１、支持梁１６内のガス流路および開口部を通して、処理室５内に供給される。処理ガスとしては、例えばＳＦ_６ガスが用いられる。

＜第１の高周波供給部＞
誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、アンテナ室４の内部、すなわち処理室５の外部であって誘電体壁６の上方に配置された高周波アンテナ（以下、単に「アンテナ」と記す。）１３を備えている。アンテナ１３は、例えば略正方形の平面角形渦巻き形状をなしている。アンテナ１３は、誘電体壁６の上面の上に配置されている。

処理容器２の外部には、整合器１４と、高周波電源１５とが設置されている。アンテナ１３の一端は、整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。アンテナ１３の他端は、上部容器２Ｂの内壁に接続され、本体容器２Ａを介して接地されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、アンテナ１３に、高周波電源１５から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、アンテナ１３によって、処理室５内に誘導電界が形成される。この誘導電界は、処理ガスをプラズマに転化させる。

＜載置台＞
誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、基板Ｓを載置するためのサセプタ（載置台）２２と、絶縁体枠２４と、支柱２５と、ベローズ２６と、ゲートバルブ２７とを備えている。支柱２５は、本体容器２Ａの下方に設置された図示しない昇降装置に接続され、本体容器２Ａの底部２ｂに形成された開口部を通して、処理室５内に突出している。また、支柱２５は、中空部を有している。絶縁体枠２４は、支柱２５の上に設置されている。この絶縁体枠２４は、上部が開口した箱状をなしている。絶縁体枠２４の底部には、支柱２５の中空部に続く開口部が形成されている。ベローズ２６は、支柱２５を包囲し、絶縁体枠２４および本体容器２Ａの底部２ｂの内壁に気密に接続されている。これにより、処理室５の気密性が維持される。

サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収容されている。サセプタ２２は、基板Ｓを載置するための載置面２２Ａを有している。サセプタ２２の材料としては、例えば、アルミニウム等の導電性材料が用いられる。サセプタ２２の材料としてアルミニウムを用いた場合には、表面から汚染物が発生しないように、サセプタ２２の表面にアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。

＜第２の高周波供給部＞
処理容器２の外部には、更に、整合器２８と、高周波電源２９とが設置されている。サセプタ２２は、絶縁体枠２４の開口部および支柱２５の中空部に挿通された通電棒を介して整合器２８に接続され、更に、この整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、サセプタ２２には、高周波電源２９からバイアス用の高周波電力（例えば、３８０ｋＨｚの高周波電力）が供給される。この高周波電力は、プラズマ中のイオンを、サセプタ２２上に載置された基板Ｓに効果的に引き込むために使用されるものである。

＜ゲートバルブ＞
ゲートバルブ２７は、本体容器２Ａの側部２ｃの壁に設けられている。ゲートバルブ２７は、開閉機能を有し、閉状態で処理室５の気密性を維持すると共に、開状態で処理室５と外部との間で基板Ｓの移送を可能する。

＜排気装置＞
処理容器２の外部には、更に、排気装置３０が設置されている。排気装置３０は、本体容器２Ａの底部２ｂに接続された排気管３１を介して、処理室５に接続されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、排気装置３０は、処理室５内の空気を排気し、処理室５内を真空若しくは減圧雰囲気に維持する。

＜温度調節装置＞
本体容器２Ａの４つの側部２ｃを構成する壁内には、熱媒体流路４０が設けられている。熱媒体流路４０の一端と他端とには、導入口４０ａと排出口４０ｂとが設けられている。そして、導入口４０ａは導入管４１に、排出口４０ｂは排出管４２にそれぞれ接続されている。導入管４１と排出管４２は、処理容器２の外部に設けられた温度調節装置としてのチラーユニット４３と接続されている。

＜本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの接続構造＞
次に、図２及び図３を参照しながら、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１における本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの接続構造について説明する。図２は、図１におけるＡ部を拡大して示す断面図である。図３は、本体容器２Ａの側部２ｃの上端面を拡大して示す要部平面図である。図２及び図３に示すように、本体容器２Ａの側部２ｃの上端面には、全周に亘り、真空シール部材としてのＯリング５１、導電部材としても機能する電磁波遮断部材としてのスパイラルシールド５３、及び断熱部材５２が配備されている。Ｏリング５１、スパイラルシールド５３、及び断熱部材５２は、処理容器２の内側（処理室５の側）から外側へ、この順序で配置されている。本実施の形態では、断熱部材５２よりも処理室５の内部に近い位置にスパイラルシールド５３を配備することによって、断熱部材５２が高周波やプラズマに曝されることを防ぐことができる。従って、断熱部材５２の劣化が防止され、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの熱的な遮断効果を長期間確保できるとともに交換寿命を長期化することができる。

＜Ｏリング＞
Ｏリング５１は、真空シール部材であり、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の気密性を維持し、処理室５内を真空状態に保持する。Ｏリング５１は、本体容器２Ａの側部２ｃの上端面に形成された凹部であるＯリング用溝６１内に嵌めこまれている。Ｏリング５１の材質としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、パーフロロポリエーテル系ゴム（ＦＯ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）を用いることができる。

＜スパイラルシールド＞
スパイラルシールド５３は、本体容器２Ａの側部２ｃの上端面に形成されたシールド用溝６３内に嵌めこまれている。スパイラルシールド５３は、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、鉄等の金属製であり、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの導通を確保し、上部容器２Ｂを接地電位に保つ。また、スパイラルシールド５３は、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間からの高周波やプラズマの漏洩を防止する。

＜断熱部材＞
断熱部材５２は、本体容器２Ａの側部２ｃの上端面に形成された断熱部材用溝６２内に嵌めこまれている。断熱部材５２は、短冊状の複数の断熱シート５４によって構成されている。すなわち、断熱シート５４は、長方形状の上面および底面と、４つの側面とを有する薄板状をなしている。断熱シート５４の上面は、上部容器２Ｂの下端（つまり、蓋部材７の下端）に当接する当接面である。断熱部材５２は、本体容器２Ａの到達温度に耐えることが可能であり、かつ、熱伝導率が小さい材料として、例えば合成樹脂やセラミックスなどで形成することができるが、特に、熱伝導率が小さい合成樹脂がより好ましい。

断熱部材５２として合成樹脂を用いる場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が例えば１２５℃超のものが好ましい。断熱部材５２のガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃以下の場合、処理室５内のプラズマによる熱で変形し、断熱効果が損なわれることがある。

断熱部材５２の熱伝導率は、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の熱伝導を極力抑制するため、断熱シート５４の材質として、合成樹脂を用いる場合は、例えば１Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、セラミックスを用いる場合は、例えば４０Ｗ／ｍＫ以下が好ましい。

断熱部材５２は、誘導結合プラズマ処理装置１において大面積の基板Ｓを処理する場合に、処理室５を真空状態にしたときの上部容器２Ｂによる押圧力に耐えられる圧縮強度を有することが好ましい。

以上のような物性を考慮し、断熱部材５２としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、全芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ＭＣナイロンなどの合成樹脂や、ジルコニア（ＺｎＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミックスを用いることができる。

断熱部材５２は、複数の長方形の断熱シート５４に分割されている。このように、複数の断熱シート５４に分割することによって、例えばＦＰＤ用基板を処理するための大型の処理容器２への配備が容易になる。隣接する断熱シート５４どうしの間隔は、例えば１００℃以上の温度で各断熱シート５４が熱膨張した場合に、隣接する断熱シート５４どうしがほぼ接触する程度の間隔に設定することが好ましく、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内、好ましくは２ｍｍ程度とすることができる。

断熱部材５２を構成する各断熱シート５４の厚みは、断熱シート５４の材質として、合成樹脂を用いる場合は、例えば０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましく、セラミックスを用いる場合は、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。また、各断熱シート５４の厚みは、断熱部材用溝６２の深さよりも大きく、断熱シート５４の上面は断熱部材用溝６２から突出している。

図２に拡大して示すように、断熱部材５２によって、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間には、隙間ＣＬが設けられている。この隙間ＣＬは、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の十分な断熱性を確保するとともに、仮に上部容器２Ｂが熱によって変形した場合でも、その変形量を吸収できる大きさに設定されている。従って、隙間ＣＬは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内で設けられている。隙間ＣＬが０．１ｍｍ未満では、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の断熱性が不十分になりやすく、上部容器２Ｂが熱によって変形した場合にも本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間に十分なクリアランスが確保できない。隙間ＣＬが２ｍｍを超えると、断熱性能は向上するが、Ｏリング５１による真空保持機能や、スパイラルシールド５３による高周波やプラズマの遮断機能が低下し、さらに本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の導通の確保も困難になる。

各断熱シート５４は、断熱部材用溝６２に嵌め込まれた状態で、例えば複数の螺子５５によって本体容器２Ａの側部２ｃに固定されている。なお、断熱シート５４の固定方法は特に制限はない。

次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板Ｓに対してプラズマ処理を施す際の処理動作について説明する。

まず、ゲートバルブ２７を開にした状態で、図示しない搬送機構により基板Ｓを処理室５内に搬入し、サセプタ２２の載置面２２Ａに載置した後、静電チャックなどにより基板Ｓをサセプタ２２上に固定する。

次に、ガス供給装置２０から、ガス供給管２１、支持梁１６内の図示しないガス流路及び複数の開口部を介して処理ガスを処理室５内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室５内を真空排気することにより、処理容器内を例えば１．３３Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。

次に、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波をアンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁６を介して処理室５内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室５内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源２９からサセプタ２２に対して印加される高周波電力によって基板Ｓに効果的に引き込まれ、基板Ｓに対して均一なプラズマ処理が施される。

プラズマ処理の間、本体容器２Ａはプラズマの熱によって高温に加熱されるが、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間の断熱部材５２によって熱的に分離されているため、上部容器２Ｂの過剰な温度上昇による反りなどの変形を抑制し、真空リークや誘電体壁６の破損などを防止できる。また、本体容器２Ａは、チラーユニット４３によって上部容器２Ｂと独立した温度調節が可能になることから、処理室５内で行われるプラズマプロセスの温度制御が容易になり、プロセスの安定性を高めることができる。また、本実施の形態では、断熱部材５２によって本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間を熱的に分離することで、上部容器２Ｂの温度調節設備を省略している。

＜実験結果＞
ここで、本発明の効果を確認した実験結果について説明する。図１と同様の構成の誘導結合プラズマ処理装置１を用い、基板Ｓ表面の薄膜に対してプラズマエッチング処理を行っている間、本体容器２Ａと上部容器２Ｂの温度をそれぞれ計測した。その結果、本体容器２Ａの温度は９６〜１０１℃の間であったのに対し、上部容器２Ｂの温度は４８〜５０℃の間であり、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間に約５０℃の温度差を確保できていた。この実測データから、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間に介在させた断熱部材５２によって、本体容器２Ａから上部容器２Ｂへの熱伝導を効果的に遮断できることが確認された。

以上説明したように、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１は、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間に断熱部材５２を配備して本体容器２Ａと上部容器２Ｂとが直接接しないようにすることによって、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとを確実に熱的に分離することができる。これにより、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとを別々に温度制御することが可能になると共に、チラーなどの温度調節設備の簡素化を実現することができる。また、上部容器２Ｂの熱変形による真空リークの発生や誘電体壁６の破損を未然に防止することができる。

［第２の実施の形態］
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。第２の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置１０１は、本体容器２Ａだけでなく、上部容器２Ｂにも温度調節装置を設けた点以外は、第１の実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１と同様である。そのため、図４において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、上部容器２Ｂを構成する壁内には、熱媒体流路７０が設けられている。熱媒体流路７０の一端と他端とには、導入口７０ａと排出口７０ｂとが設けられている。そして、導入口７０ａは導入管７１に、排出口７０ｂは排出管７２にそれぞれ接続されている。導入管７１と排出管７２は、処理容器２の外部に設けられたチラーユニット７３と接続されている。このように、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１０１では、図４に示すように、第１の温度調節装置として本体容器２Ａに設けられたチラーユニット４３に加え、第２の温度調節装置として上部容器２Ｂに設けられたチラーユニット７３を備えている。本実施の形態では、断熱部材５２によって本体容器２Ａと上部容器２Ｂとの間が熱的に分離されているため、チラーユニット４３とチラーユニット７３とによって、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとをそれぞれ独立して容易に温度制御できる。従って、処理室５内で行われるプラズマプロセスの温度制御の自由度が高まり、かつ、プロセスの安定性を高めることができる。

本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態の誘導結合プラズマ処理装置の要部の構成を模式的に示す断面図である。図５は、第１の実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１における図２に対応する部分（Ａ部）の拡大図である。本実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置は、Ａ部の構成以外は、第１の実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１と同様である。そのため、図５において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置において、側部２ｃの上端面には、全周に亘り、Ｏリング５１、断熱部材５２及びスパイラルシールド５３が配備されている。Ｏリング５１、断熱部材５２及びスパイラルシールド５３は、処理容器２の内側（処理室５の側）から外側へ、この順序で配置されている。Ｏリング５１、断熱部材５２及びスパイラルシールド５３の構成と作用は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。例えば、上記実施の形態では、誘導結合プラズマ装置を例に挙げたが、本発明は複数の部分に分割される処理容器を備えたプラズマ処理装置であれが制限なく適用可能であり、例えば、平行平板型プラズマ装置、表面波プラズマ装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置など他の方式のプラズマ装置にも適用可能である。また、ドライエッチング装置に限らず、成膜装置やアッシング装置などにも同等に適用可能である。

また、本発明は、ＦＰＤ用基板を被処理体とするものに限らず、例えば半導体ウエハや太陽電池用基板を被処理体とする場合にも適用できる。

また、上記各実施の形態では、断熱部材５２を本体容器２Ａに配備したが、断熱部材５２を上部容器２Ｂの側に配備することもできる。

１…誘導結合プラズマ処理装置、２Ａ…本体容器、２Ｂ…上部容器、４…アンテナ室、５…処理室、６…誘電体壁、７…蓋部材、８…サスペンダ、１３…アンテナ、１４…整合器、１５…高周波電源、１６…支持梁、２０…ガス供給装置、２１…ガス供給管、２２…サセプタ、２２Ａ…載置面、２４…絶縁体枠、２５…支柱、２６…ベローズ、２８…整合器、２９…高周波電源、３０…排気装置、３１…排気管、５１…Ｏリング、５２…断熱部材、５３…スパイラルシールド、５４…断熱シート、６１…Ｏリング用溝、６２…断熱部材用溝、６３…シールド用溝

Claims (17)

1. 被処理体に対してプラズマ処理を行う処理室を形成するプラズマ処理容器であって、
   本体容器と、
   前記本体容器に組み合わされる上部容器と、
   を備え、
   前記本体容器と前記上部容器との間に、真空シール部材と、断熱部材と、電磁波遮断部材とが介在して設けられ、前記本体容器と前記上部容器とが離間していることを特徴とするプラズマ処理容器。
2. 前記断熱部材が、複数に分割された断熱シートを含む請求項１に記載のプラズマ処理容器。
3. 前記処理室の内側から外側へ向けて、前記真空シール部材、前記電磁波遮断部材および前記断熱部材の順序で配置されている請求項２に記載のプラズマ処理容器。
4. 前記処理室の内側から外側へ向けて、前記真空シール部材、前記断熱部材および前記電磁波遮断部材の順序で配置されている請求項２に記載のプラズマ処理容器。
5. 前記断熱シートは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２５℃超の材質の合成樹脂によって構成されている請求項２から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
6. 前記断熱シートの厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下である請求項５に記載のプラズマ処理容器。
7. 前記合成樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、全芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）及びＭＣナイロンからなる群より選ばれる１種以上である請求項５又は６に記載のプラズマ処理容器。
8. 前記断熱シートの厚みが、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内である請求項５から７のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
9. 前記断熱シートが、セラミックスによって構成されている請求項２から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
10. 前記断熱シートの厚み方向の熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ以下である請求項９に記載のプラズマ処理容器。
11. 前記断熱シートの厚みが、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内である請求項９又は１０に記載のプラズマ処理容器。
12. 前記断熱シートによって、前記本体容器と前記上部容器との間に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内の隙間が設けられている請求項２から１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
13. 前記断熱シートは、前記本体容器に設けられた凹部内に配設されている請求項２から１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
14. 隣接する断熱シートの間隔が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内である請求項２から１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
15. 前記本体容器と前記上部容器に、それぞれ温度調節装置を備えている請求項１から１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載のプラズマ処理容器を備えたプラズマ処理装置。
17. 前記プラズマ処理容器内に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
    前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、
    前記アンテナと前記処理容器との間に設けられた誘電体壁と、
    前記アンテナに高周波電力を印加して誘導電界を形成させる高周波電源と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
    前記処理容器内を真空若しくは減圧状態にする排気手段と、
    を備えた誘導結合プラズマ処理装置である請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
    
    

Images