JP2016127185A - シールドリングおよび基板載置台 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高寿命のシールドリングおよびそれを用いた基板載置台を提供する。【解決手段】基板にプラズマ処理を施すチャンバー内で基板を載置し、高周波電力が印加される金属製の基材およびその上に設けられた基板載置部を有する基板載置台において、基材および基板載置部の周囲に配置される絶縁性のシールドリングは、複数の構成部材を組み合わせてなり、各構成部材は、基材に取り付けられる下層部と、下層部の上を覆うように設けられた上層部とを有し、上層部は反転可能に設けられている。【選択図】図１０

Description

本発明は、プラズマエッチング等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の基板載置台に用いられるシールドリング、そのようなシールドリングを用いた基板載置台に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程においては、被処理基板に対して、エッチング、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズマ処理が多用されている。プラズマ処理を行うプラズマ処理装置においては、処理チャンバー内に設けられた基板載置台に基板を載置した状態でプラズマを生成し、そのプラズマにより基板に対して所定のプラズマ処理を施す。

このようなプラズマ処理装置において、被処理基板が載置される基板載置台は、プラズマを生成するための高周波電力が印加される下部電極として機能する基材と、基材の周囲に設けられるシールドリングとを備えている。このシールドリングは、プラズマのフォーカス性向上および高周波電力の絶縁のために設けられており、アルミナ等の絶縁性セラミックスで形成されており、基材と接するように設置されている。

ＦＰＤ基板は矩形状でかつ大型であるため、シールドリングとしては、基板に対応した矩形状の基板載置台の周囲に額縁状に設けられるとともに、複数の構成部品に分割された分割タイプのものが提案されている（例えば特許文献１）。また、特許文献２には、基板シールドリングを構成するセラミックスと基板載置台の基材を構成する金属との熱膨張差により隙間等が形成されることを防止するための技術が開示されている。

上記特許文献１および２の技術においては、基板載置台に高周波電力を印加することにより、シールドリングはプラズマにより侵食されるため、シールドリングが所定量以上侵食された時点でシールドリングを交換する必要がある。

また、シールドリングを上下２層構造にして、分離可能にした技術も知られている（特許文献３）。

特開２００３−２４３３６４号公報 特開２０１３−４６００２号公報 特開平１０−６４９８９号公報

ところで、シールドリングがプラズマにより侵食される部位は基板近傍部分に集中しており、基板近傍部分のみが局部的に所定量以上侵食した時点で、上記特許文献１および２の技術においては、シールドリング全体を交換する必要があり、上記特許文献３の技術においては、シールドリングの上部を交換する必要がある。

しかし、シールドリングは高価であり、引用文献３のように上部のみを交換するようにしたとしてもコストが高いものとなり、シールドリングの寿命を極力長くして低コスト化することが望まれる。

したがって、本発明は、従来よりも高寿命のシールドリングおよびそれを用いた基板載置台を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、基板にプラズマ処理を施すチャンバー内で基板を載置し、高周波電力が印加される金属製の基材およびその上に設けられた基板載置部を有する基板載置台において、前記基材および前記基板載置部の周囲に配置される絶縁性のシールドリングであって、複数の構成部材を組み合わせてなり、各構成部材は、前記基材に取り付けられる下層部と、前記下層部の上を覆うように設けられた上層部とを有し、前記上層部は反転可能に設けられていることを特徴とするシールドリングを提供する。

本発明の第２の観点は、基板にプラズマ処理を施すチャンバー内で基板を載置する基板載置台であって、高周波電力が印加される金属製の基材と、前記基材の上に設けられた基板載置部と、前記基材および前記基板載置部の周囲に配置される絶縁性のシールドリングとを有し、前記シールドリングは上記第１の観点の構成を有することを特徴とする基板載置台を提供する。

前記シールドリングは、絶縁性セラミックスからなるものであることが好ましい。この場合に、前記上層部と前記下層部は同じ材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。

前記上層部は、表裏反転、または面内反転、または表裏反転および面内反転が可能とすることができる。

前記構成部材の前記下層部は、前記基材にねじ止めされており、前記上層部は、前記ねじ止めされた部分を覆うように設けることができる。また、前記構成部材の前記下層部は、前記上層部を位置決めする位置決めピンを有し、前記上層部は、前記位置決めピンが挿入される位置決め用穴を有し、かつ、前記上層部は、所定の反転を行った際に、前記位置決めピンが挿入される位置に他の位置決め用穴が形成されるように構成することが好ましい。

前記基板は矩形状をなし、前記シールドリングは額縁状をなしているものとすることができる。この場合に、前記構成部材は、額縁状の長辺を構成する長辺部材および短辺を構成する短辺部材とすることができ、また、額縁状の長辺を構成する長辺部材および短辺を構成する短辺部材をさらに複数に分割したものとすることができる。これらの場合に、前記長辺部材および前記短辺部材の下層部材は、拘束された一端と、自由端である他端を有し、熱により前記一端を基準として他端側の熱膨張を許容する構成とすることができる。

そして、この場合に、前記長辺部材および前記短辺部材の下層部は、上層部を位置決めするための位置決めピンおよび熱変形に追従するように設けられた熱変形追従ピンを有し、前記長辺部材および前記短辺部材の上層部は、前記位置決めピンが挿入される位置決めピン用穴および前記熱変形追従ピンが挿入される長穴形状の熱変形追従用穴を有し、かつ、前記上層部は、所定の反転を行った際に、前記位置決めピンおよび前記熱変形追従ピンが挿入される位置に他の位置決め用穴および他の熱変形追従用穴が形成されている構成とすることが好ましい。

本発明では、シールドリングを構成する各構成部材が基材に取り付けられる下層部と、下層部の上を覆うように設けられた上層部とを有し、上層部を反転可能に設けたので、上層部のプラズマにより侵食される部位を変更することができ、シールドリングの寿命を長くすることができる。

本発明が適用可能なプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す平面図である。 シールドリングを構成する長辺部材および短辺部材を示す斜視図である。 長辺上層部および短辺上層部を表裏反転する場合を説明するための斜視図である。 長辺上層部および短辺上層部を面内反転する場合を説明するための斜視図である。 プラズマエッチングによりシールドリングの表面が侵食される状態を説明するための基板載置台の部分断面図および部分平面図である。 長辺上層部を表裏反転する例を説明するための基板載置台の部分断面図である。 長辺上層部を面内反転する例を説明するための基板載置台の部分断面図である。 長辺上層部を表裏反転および面内反転する例を説明するための基板載置台の部分断面図である。 長辺下層部のねじ固定部分を長辺上層部で覆った状態を示す基板載置台の部分断面図である。 長辺下層部の上に面内反転可能な長辺上層部を位置決めした状態の一例を示す断面図である。 長辺下層部の上に表裏反転可能な長辺上層部を位置決めした状態の一例を示す断面図である。 長辺下層部の上に表裏反転可能な長辺上層部を位置決めした状態の他の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す平面図である。 シールドリングの長辺部材を構成する第１長辺部材および第２長辺部材を示す斜視図である。 シールドリングの短辺部材を構成する第１短辺部材および第２短辺部材を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す部分縦断面図である。 図１８のＥ−Ｅ線による水平断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態において面内反転可能な第１長辺上層部および第１短辺上層部の下面を示す図である。 本発明の第３の実施形態において面内反転可能な第２長辺上層部および第２短辺上層部の下面を示す図である。 本発明の第３の実施形態において表裏反転可能な第１長辺上層部および第１短辺上層部の下面を示す図である。 本発明の第３の実施形態において表裏反転および面内反転可能な第１長辺上層部および第１短辺上層部の下面を示す図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係るシールドリングの上層の構成を示す平面図、および長辺部材と短辺部材を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係るシールドリングにおいて、第１長辺上層部および第２長辺上層部の表裏反転の手法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜プラズマ処理装置＞
最初に、本発明が適用可能なプラズマ処理装置の一例としてプラズマエッチング装置を例にとって説明する。

図１は本発明が適用可能なプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図である。

図１に示すように、このプラズマエッチング装置１は、ＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｇに対してエッチングを行う容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。

プラズマエッチング装置１は、被処理基板である基板Ｇを収容する処理容器としてのチャンバー２を備えている。チャンバー２は、例えば、表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなり、基板Ｇの形状に対応して四角筒形状に形成されている。

チャンバー２内の底部には絶縁材からなる絶縁板４を介して下部電極として機能する基板載置台３が設けられている。基板載置台３は、上部の中央部に形成された凸部５ａおよび凸部５ａの周囲のフランジ部５ｂを有する、金属、例えばアルミニウムからなる基材５と、凸部５ａの上に設けられた、基板Ｇの載置面を有する載置部６と、載置部６および基材５の凸部５ａの周囲に設けられた絶縁性のシールドリング７と、基材５のフランジ部５ｂの周囲に設けられた絶縁リング８とを備えている。

載置部６は、アルミナ等の絶縁セラミックスで構成されたセラミックス溶射皮膜６ａと、その内部に埋設された電極６ｂとを有し、静電チャックを構成している。電極６ｂには給電線３３を介して直流電源３４が接続されており、この直流電源３４からの直流電圧によりガラス基板Ｇが静電吸着される。

基材５には、高周波電力を供給するための給電線１２が接続されており、この給電線１２には整合器１３および高周波電源１４が接続されている。高周波電源１４からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が基板載置台３の基材５に供給される。これにより、基板載置台３は下部電極として機能する。

チャンバー２の底壁、絶縁板４および基板載置台３を貫通するように、その上へのガラス基板Ｇのローディングおよびアンローディングを行うための複数の昇降ピン１０が昇降可能に挿通されている。この昇降ピン１０は基板Ｇを搬送する際には、基板載置台３の上方の搬送位置まで上昇され、それ以外のときには基板載置台３内に没した状態となる。

チャンバー２の上部には、チャンバー２内に処理ガスを供給するとともに上部電極として機能するシャワーヘッド２０が、基板載置台３と対向するように設けられている。シャワーヘッド２０は、内部に処理ガスを拡散させるガス拡散空間２１が形成されているとともに、基板載置台３との対向面に処理ガスを吐出する複数の吐出孔２２が形成されている。このシャワーヘッド２０は接地されており、基板載置台３とともに一対の平行平板電極を構成し、容量結合型のプラズマを生成可能となっている。

シャワーヘッド２０の上面にはガス導入口２４が設けられ、このガス導入口２４には、処理ガス供給管２５が接続されており、この処理ガス供給管２５は処理ガス供給源２８に接続されている。また、処理ガス供給管２５には、開閉バルブ２６およびマスフローコントローラ２７が介在されている。処理ガス供給源２８からは、プラズマ処理、例えばプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、ハロゲン系のガス、Ｏ_２ガス、Ａｒガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。

チャンバー２の底壁には複数の排気管２９（２つのみ図示）が接続されており、この排気管２９には排気装置３０が接続されるとともに、図示しない圧力調整弁が設けられている。排気装置３０はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内を排気して所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。

チャンバー２の側壁には、基板Ｇを搬入出するための搬入出口３１が形成されているとともに、この搬入出口３１を開閉するゲートバルブ３２が設けられており、搬入出口３１の開放時に、図示しない搬送手段によって基板Ｇがチャンバー２内に搬入され、またはチャンバー２外へ搬出されるように構成されている。

また、プラズマエッチング装置１は、プラズマエッチング装置１の各構成部を制御するためのマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラを有する制御部４０を備えている。制御部４０は、オペレータによるプラズマエッチング装置１を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース、および、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部をさらに有している。処理レシピは記憶部の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェースからの指示等にて任意の処理レシピを記憶部から呼び出してプロセスコントローラに実行させることで、プロセスコントローラの制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。

次に、このように構成されるプラズマエッチング装置１における処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ３２を開いて、基板Ｇを搬送アーム（図示せず）により搬入出口３１を介してチャンバー２内へと搬入し、基板載置台３の静電チャックを構成する載置部６上に載置する。具体的には、昇降ピン１０を上方に突出させて支持位置に位置させ、搬送アーム上の基板Ｇを昇降ピン１０の上に受け渡し、その後、昇降ピン１０を下降させて基板Ｇを基板載置台３の静電チャックを構成する載置部６上に載置する。

その後、ゲートバルブ３２を閉じ、開閉バルブ２６を開放して、処理ガス供給源２８から処理ガスを、マスフローコントローラ２７によってその流量を調整しつつ、処理ガス供給管２５、ガス導入口２４を通ってシャワーヘッド２０の内部のガス拡散空間２１へ導入し、さらに吐出孔２２を通って基板Ｇに対して均一に吐出し、排気量を調節しつつチャンバー２内を所定圧力に制御する。次いで、直流電源３４から載置部６の電極６ｂに電圧を印加することにより、基板Ｇを静電吸着する。

この状態で高周波電源１４から整合器１３を介してプラズマ生成用の高周波電力を基板載置台３の基材５に供給し、下部電極としての基板載置台３と上部電極としてのシャワーヘッド２０との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより基板Ｇにプラズマ処理を施す。

＜シールドリングの第１の実施形態＞
次に、基板載置台３に用いられるシールドリングの第１の実施形態について、図２〜１４を参照して説明する。
図２は本発明の第１の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す断面図、図３はその平面図である。

本実施形態のシールドリング７は、基材５に固定される下層７２と、下層７２の上に設けられた上層７１の二層構造をなしており、かつ基板Ｇの長辺に対応する２つの長辺部材７３および基板Ｇの短辺に対応する２つの短辺部材７４が組み合わされて額縁状に形成されている。上層７１は下層７２をエッチングから保護する機能を有しており、下層７２よりも薄く形成されている。

図４（ａ）に示すように、長辺部材７３は、上層７１の一部となる長辺上層部７１１と、下層７２の一部となる長辺下層部７２１により構成されており、全体が直方体状をなしている。また、図４（ｂ）に示すように、短辺部材７４は、上層７１の一部となる短辺上層部７１２と、下層７２の一部となる短辺下層部７２２により構成されており、全体が直方体状をなしている。

長辺部材７３どうし、および短辺部材７４どうしは同じ長さを有しており、２つの長辺部材７３および２つの短辺部材７４は、基板載置台３の中心線に対して回転対称になるように配置されている。

長辺部材７３の長辺下層部７２１および短辺部材７４の短辺下層部７２２は、ねじにより基材５に固定されて下層７２を構成し、これら長辺下層部７２１および短辺下層部７２２の上に、それぞれ長辺上層部７１１および短辺上層部７１２が位置決めされて上層７１を構成するようになっている。

長辺上層部７１１および短辺上層部７１２は、それぞれ反転可能に構成されている。長辺上層部７１１および短辺上層部７１２の反転の態様としては、図５に示すように、上面Ａと下面Ｂとを表裏反転するものを挙げることができる。この場合は、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２は、図５のＸ方向（長手方向）の中心軸Ｏ１またはＹ方向（幅方向）の中心軸Ｏ２に対して軸対称に構成される。また、図６に示すように、外側面Ｃと外側面Ｄとを面内反転するものを挙げることができる。この場合は、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２は、図６のＺ方向（厚さ方向）の中心軸Ｏ３に対して軸対称に構成される。また、表裏反転および面内反転の両方が可能であってもよい。

シールドリング７は、プラズマ耐性の高いアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁性セラミックスからなっている。上層７１と下層７２とは同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。異なる材料で構成する場合としては、上層７１はプラズマによる消耗を予定している部材であることから、上層７１に下層７２より安価な材料を用いる場合を挙げることができる。また、上層７１を基板Ｇのエッチング対象層と同じ材料からなる犠牲材として用い、基板端部でのローディング効果を低減するようにしてもよい。この場合の例としては、エッチング対象層が窒化ケイ素（ＳｉＮ）の場合に、上層７１を窒化ケイ素で構成し、下層７２をアルミナで構成することを挙げることができる。

このように構成されるシールドリング７を装着した状態で、基板載置台３の基材５に高周波電力を印加して、基板載置台３に載置された基板Ｇに対してプラズマ処理であるプラズマエッチングを行う際には、高周波バイアスによりプラズマ中のイオンが基板Ｇに引き込まれるが、シールドリング７の基板Ｇの近傍部分もプラズマ中のイオンが作用する。このため、図７（ａ），（ｂ）に示すように、シールドリング７の表面の基板Ｇ近傍部分がプラズマにより侵食され消耗部８０が形成される。従来は、このような消耗部が許容される大きさまたは深さを超えたら、シールドリング７を交換していた。これに対し、本実施形態では、シールドリング７を上層７１と下層７２の二層構造とし、シールドリング７を構成する長辺部材７３および短辺部材７４を、それぞれ長辺上層部７１１と長辺下層部７２１、および短辺上層部７１２と短辺下層部７２２で構成するようにし（図７では、長辺部材７３のみ図示）、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２を反転可能にしたので、消耗が生じていない部分をシールドリング７表面の基板近傍に位置するようにすることができ、シールドリング７の寿命を延長することができる。

例えば、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２が表裏反転可能な場合には、消耗部８０が限界の大きさまたは深さに達したら、図８に示すように、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２（長辺上層部７１１のみ図示）を表裏反転させて消耗部８０を下面側にすることにより、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２をさらに使用することができ、寿命を２倍に延ばすことができる。

同様に、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２が面内反転可能な場合には、消耗部８０が限界の大きさまたは深さに達したら、図９に示すように、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２（長辺上層部７１１のみ図示）を面内回転させて消耗部８０を表面外側にすることにより、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２をさらに使用することができ、寿命を２倍に延ばすことができる。

また、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２が表裏反転および面内反転の両方可能な場合には、長辺上層部７１１を例にとると、例えば、図１０に示すようになる。すなわち、１回目の使用により消耗部８０が限界の大きさまたは深さに達したら、図１０（ａ）に示すように面内反転（１回目の反転）させ、２回目の使用に供される。２回目の使用により消耗部８０が限界の大きさまたは深さに達したら、図１０（ｂ）に示すように表裏反転（２回目の反転）させ、３回目の使用に供される。３回目の使用により消耗部８０が限界の大きさまたは深さに達したら、図１０（ｃ）に示すように面内反転（３回目の反転）させ、４回目の使用に供される。これにより、寿命を４倍に延ばすことができる。短辺上層部７１２も同様である。

また、上記特許文献２のように、シールドリングを基材にねじ止めするための凹部がシールドリングの上面に形成されている場合には、シールドリング表面が凹凸のある形状となり、プラズマによるパーティクルが生じやすいが、本実施形態では、下層７２を構成する長辺下層部７２１および短辺下層部７２２を基材５にねじ固定し、その上に上層７１を構成する長辺上層部７１１および短辺上層部７１２を装着するので、シールドリング７の表面を平坦にすることができ、パーティクルの発生を抑制することができる。具体的には、長辺部材７３を例にとると、図１１に示すように、下層７２を構成する長辺下層部７２１の上面には、座ぐりによる凹部７５が形成され、その凹部７５の底に基材５まで貫通するねじ穴７６が形成されており、その部分でねじ７７により長辺下層部７２１が基材５に固定されている。そして、このような長辺下層部７２１の上に長辺上層部７１１を装着することにより、凹部７５は長辺上層部７１１に覆われ、シールドリング７の表面を、凹凸が存在しない平坦な長辺上層部７１１の表面とすることができる。このため、パーティクルの発生を抑制することができ、生産性を向上させることができる。

また、長辺上層部７１１および短辺上層部７１２の位置決めは、位置決めピンを用いて行うことができる。具体的には、長辺部材７３を例にとると、図１２に示すように、長辺下層部７２１の上面に位置決めピン７８を上方に突出するように設け、長辺上層部７１１の下面の位置決めピン７８に対応する部分に座ぐりにより位置決め用穴７９を設け、位置決めピン７８を位置決め用穴７９に挿入することにより、長辺上層部７１１を位置決めすることができる。位置決めピン７８は、例えば長辺下層部７２１の長手方向端部の２カ所に設けられ、長辺上層部７１１を面内反転可能なようにする場合には、位置決めピン７８および位置決め用穴７９を中心線から離れた位置に設け、長辺上層部７１１を面内反転させた場合にも、位置決めピン７８に対応する位置に位置決め用穴７９がくるように、４つの位置決め用穴７９を長辺上層部７１１の下面に対称に配置する。また、長辺上層部７１１を表裏反転および面内反転可能なようにする場合には、図１３に示すように、長辺上層部７１１の上面の下面に対応する位置にも位置決め用穴７９を設け、表裏回転した場合にも位置決めピン７８に対応する部分に位置決め用穴７９がくるようにする。この場合には、プラズマの影響を極力抑えるために、長辺上層部７１１の表面の位置決め用穴７９は長辺上層部７１１と同じ材料からなる穴塞ぎ部材８１で塞ぐようにすることが好ましい。また、図１４に示すように、表裏に位置決め用穴７９を形成する代わりに、貫通孔の位置決め用穴８２を対称に形成してもよい。この場合には、貫通孔の位置決め用穴８２を通ってプラズマが下層７２に達しないように、少なくとも位置決め用穴８２の表面部分を穴塞ぎ部材８１で塞ぐことが必須である。また、図示するように、使用していない位置決め用穴８２の裏面側も穴塞ぎ部材８１で塞ぐことが好ましい。短辺部材７４も同様である。

＜シールドリングの第２の実施形態＞
次に、基板載置台３に用いられるシールドリングの第２の実施形態について、図１５〜１７を参照して説明する。
図１５は本発明の第２の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す平面図である。
第２の実施形態のシールドリング７は、長辺部材７３および短辺部材７４を２分割した例を示す。基板Ｇの一辺の長さが３ｍ程度になると、シールドリング７が極めて大きいものとなるため、本実施形態では、そのような場合に対応すべく、長辺部材７３および短辺部材７４をさらに２分割する。

本実施形態のシールドリング７においては、長辺部材７３が第１長辺部材７３ａおよび第２長辺部材７３ｂに分割されており、短辺部材７４が第１短辺部材７４ａおよび第２短辺部材７４ｂに分割されている。

そして、図１６（ａ）に示すように、第１長辺部材７３ａは、第１長辺上層部７１１ａと第１長辺下層部７２１ａとにより構成されており、全体が直方体状をなしている。また、図１６（ｂ）に示すように、第２長辺部材７３ｂは、第２長辺上層部７１１ｂと第２長辺下層部７２１ｂとにより構成されており、全体が直方体状をなしている。

図１７（ａ）に示すように、第１短辺部材７４ａは、第１短辺上層部７１２ａと第１短辺下層部７２２ａとにより構成されており、全体が直方体状をなしている。また、図１７（ｂ）に示すように、第２短辺部材７４ｂは、第２短辺上層部７１２ｂと第２短辺下層部７２２ｂとにより構成されており、全体が直方体状をなしている。

第１長辺部材７３ａと第２長辺部材７３ｂ、および第１短辺部材７４ａと第２短辺部材７４ｂとは、同じ長さを有していることが好ましい。これにより、第１長辺部材７３ａと第２長辺部材７３ｂ、および第１短辺部材７４ａと第２短辺部材７４ｂを入れ替えることも可能である。

第１長辺部材７３ａの第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺部材７３ｂの第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺部材７４ａの第１短辺下層部７２２ａ、および第２短辺部材７４ｂの第２短辺下層部７２２ｂは、ねじにより基材５に固定されて下層７２を構成し、これら第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺下層部７２２ａ、および第２短辺下層部７２２ｂの上に、それぞれ第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂが位置決めされて上層７１を構成するようになっている。

第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂは、それぞれ反転可能に構成されている。これらは、第１の実施形態の長辺上層部７１１および短辺上層部７１２と全く同様に、表裏反転または面内反転が可能に構成することができ、表裏反転および面内反転の両方が可能に構成することもできる。

以上のように第２の実施形態では、第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂをこのように反転させることにより、第１の実施形態と同様、シールドリング７の寿命を２倍または４倍に延長することができる。

また、ねじ止めのための凹部が形成された第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺下層部７２２ａ、および第２短辺下層部７２２ｂを、それぞれ第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂで覆うため、シールドリング７の表面を、凹凸が存在しない平坦な表面とすることができる。このため、パーティクルの発生を抑制して生産性を向上させることができる。

なお、第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂの位置決めは、第１の実施形態の長辺上層部７１１および短辺上層部７１２と全く同様に行うことができる。

＜シールドリングの第３の実施形態＞
次に、基板載置台３に用いられるシールドリングの第３の実施形態について、図１８〜２４を参照して説明する。
本実施形態は、シールドリングの熱変形による影響を考慮した例について説明する。本実施形態では、基材５とシールドリング７の間の熱膨張差のみならず、シールドリング７の上層７１と下層７２の熱膨張差も考慮している。

図１８は本発明の第３の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す部分縦断面図、図１９は図１８のＥ−Ｅ線による水平断面図、図２０は本発明の第３の実施形態に係るシールドリングを装着した基板載置台を示す平面図である。

第３の実施形態のシールドリング７は、第２の実施形態と同様、長辺部材７３が第１長辺部材７３ａおよび第２長辺部材７３ｂに分割されており、短辺部材７４が第１短辺部材７４ａおよび第２短辺部材７４ｂに分割されている。図１９は、シールドリング７の下層７２の状態を示すが、長辺部材７３の一端Ｐ（第１長辺部材７３ａの端部）は基材５に拘束されており、長辺部材７３の他端Ｑ（第２長辺部材７３ｂの端部）は自由端となっている。また、短辺部材７４の一端Ｒ（第１短辺部材７４ａの端部）も基材５に拘束されており、短辺部材７４の他端Ｓ（第２短辺部材７４ｂの端部）は自由端となっている。下層７２を構成する第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺下層部７２２ａ、および第２短辺下層部７２２ｂは、ねじ固定部９０により基材５に固定されている。ねじ固定部９０は、ねじのヘッドを収容する座ぐりによる凹部９１と、底部まで貫通する長穴からなるねじ穴９２と、ねじ穴９２に挿入されて基材５に螺合されるねじ９３とを有する。ねじ穴９２が長穴となっていることにより、これらの長手方向の熱膨張を許容することができる。第１長辺下層部７２１ａと第２長辺下層部７２１ｂは上下に重ね合わせてなる重ね合わせ構造を有しており、これらは連結部材９５で連結されている。また、第１短辺下層部７２２ａと第２短辺下層部７２２ｂも同様に重ね合わせ構造を有しており、同様に連結部材９５で連結されている。したがって、長辺部材７３を構成する第１長辺下層部７２１ａおよび第２長辺下層部７２１ｂは、熱が加わった場合に一端Ｐを基準として他端Ｑ側に熱膨張し、冷却された際には元の位置に戻る。また、短辺部材７４を構成する第１短辺下層部７２２ａおよび第２短辺下層部７２２ｂは、熱が加わった場合に一端Ｒを基準として他端Ｓ側に熱膨張し、冷却された際には元の位置に戻る。このため、熱膨張により基材５とシールドリング７との間に隙間が生じることを抑制することができる。

なお、シールドリング７の角部に対応する第２長辺下層部７２１ｂと第１短辺下層部７２２ａとの間、第２短辺下層部７２２ｂと第１長辺下層部７２１ａとの間も、第１長辺下層部７２１ａと第２長辺下層部７２１ｂとの間および第１短辺下層部７２２ａと第２短辺下層部７２２ｂとの間と同様、上下に重ね合わせてなる重ね合わせ構造を有している。このように重ね合わせ構造をとることにより、長手方向の熱膨張による隙間の影響を抑制するようになっている。

また、第１長辺下層部７２１ａの一端Ｐの近傍、第１短辺下層部７２２ａの一端Ｒの近傍の長手方向中心線の内側位置には、表面から上方へ突出するように、それぞれ第１長辺上層部７１１ａ、第１短辺上層部７１２ａを位置決めするための位置決めピン９６が設けられている。また、第１長辺下層部７２１ａの他端および第１短辺下層部７２２ａの他端の位置決めピン９６に対応する位置には、表面から上方へ突出するように、それぞれ第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａの熱変形に追従する熱変形追従ピン９７が設けられている。さらに、第２長辺下層部７２１ｂおよび第２短辺下層部７２２ｂの両端部には、位置決めピン９６に対応する位置に、表面から上方へ突出するように、それぞれ第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂの熱変形に追従する熱変形追従ピン９７が設けられている。

図２０に示すように、第１長辺上層部７１１ａと第２長辺上層部７１１ｂ、および第１短辺上層部７１２ａと第２短辺上層部７１２ｂは、連結部材１０１により連結されるようになっている。そして、第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａは、位置決めピン９６および熱変形追従ピン９７が挿入されて一端側が位置決めされるとともに、他端側が長手方向の熱変形に追従可能となっている。また、第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂは熱変形追従ピン９７のみが挿入されて両端側が熱変形に追従可能となっている。

このため、シールドリング７の上層７１と下層７２とが異なる材料で形成されて熱膨張差がある場合に、これらの間の熱膨張差による熱変形を抑制することができる。

第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａを面内反転可能にする場合には、図２１に示すように、これらの下面に、位置決めピン９６に対応する形状の位置決め用穴９８および熱変形追従ピン９７に対応する長穴からなる熱変形追従用穴９９を２つずつ点対称の位置に座ぐりにより形成する。これにより、第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａを面内反転した場合にも、位置決めピン９６を位置決め用穴９８に挿入し、熱変形追従ピン９７を熱変形追従用穴９９に挿入して、第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａを長手方向の熱変形に追従するように位置決めすることができる。

また、第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂを面内反転可能にする場合には、図２２に示すように、これらの下面に、両端部に熱変形追従ピン９７に対応する位置に長穴からなる熱変形追従用穴９９を２つ座ぐりにより形成し、これら２つの熱変形追従用穴９９に対して線対称の位置にさらに２つの熱変形追従用穴９９を形成する。これにより、第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂを面内反転した場合にも、熱変形追従ピン９７を熱変形追従用穴９９に挿入して、第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂを長手方向の熱変形に追従させた状態とすることができる。

第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａを表裏反転可能にする場合には、図２３に示すように、位置決め用穴９８および熱変形追従用穴９９を表裏反転した時に同じ位置にくるように、上面および下面の両方に形成する。

また、第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａを表裏反転および面内反転の両方可能にするためには、図２４に示すように、下面に図２１と同様に位置決め用穴９８および熱変形追従用穴９９を２つずつ点対称の位置に形成するとともに、上面に下面とは反対の位置になるように位置決め用穴９８および熱変形追従用穴９９を２つずつ点対称の位置に形成する。

図２３および図２４の場合は、第１長辺上層部７１１ａおよび第１短辺上層部７１２ａの表面に存在する穴は、プラズマの影響を極力抑えるために、同じ材料からなる穴塞ぎ部材で塞ぐことが好ましい。

第２長辺上層部７１１ｂおよび第２短辺上層部７１２ｂを表裏反転可能にする場合、ならびに表裏反転および面内反転可能にする場合には、図２３および図２４の位置決め用穴９８を熱変形追従用穴９９にすればよい。

以上のように第３の実施形態では、基材５とシールドリング７の間の熱膨張差による隙間形成を抑制することができるのみならず、シールドリング７の上層７１と下層７２の熱膨張差による熱変形を抑制することもできる。

また、第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂを反転させることができるので、第１の実施形態と同様、シールドリング７の寿命を２倍または４倍に延長することができる。

さらに、ねじ固定部９０におけるねじ止めのための凹部が表面に形成されている第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺下層部７２２ａ、および第２短辺下層部７２２ｂを、それぞれ第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、および第２短辺上層部７１２ｂで覆うため、シールドリング７の表面を、凹凸が存在しない平坦な表面とすることができる。このため、パーティクルの発生を抑制して生産性を向上させることができる。

次に第３の実施形態の変形例について説明する。
図２５は、第３の実施形態の変形例に係るシールドリング７の上層７１の構成を示す平面図、および長辺部材と短辺部材を示す側面図である。
上記例では、下層７２を構成する第１長辺下層部７２１ａ、第２長辺下層部７２１ｂ、第１短辺下層部７２２ａ、第２短辺下層部７２２ｂを重ね合わせ構造にした例を示したが、本変形例では、上層７１を構成する第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、第２短辺上層部７１２ｂを重ね合わせ構造にした例を示す。このように上層７１も重ね合わせ構造とすることにより、長手方向の熱膨張による隙間の影響をより効果的に抑制することができる。

すなわち、本変形例では、上層７１を構成する第１長辺上層部７１１ａ、第２長辺上層部７１１ｂ、第１短辺上層部７１２ａ、第２短辺上層部７１２ｂは、長手方向の両端部に同じ形状のフランジ部７１０を有している。そして、第１長辺上層部７１１ａと第２長辺上層部７１１ｂとは同じ長さおよび同じ形状を有し、表裏逆転して配置されており、第１短辺上層部７１２ａと第２短辺上層部７１２ｂとは同じ長さおよび同じ形状を有し、表裏逆転して配置されていて、第１長辺上層部７１１ａと第２長辺上層部７１１ｂの隣接部分、第１長辺上層部７１１ａと第２短辺上層部７１２ｂの隣接部分、第１短辺上層部７１２ａと第２長辺上層部７１１ｂの隣接部分は、フランジ部７１０が上下に重なって重ね合わせ構造を形成している。なお、図２５では、第１長辺上層部７１１ａと第２長辺上層部７１１ｂとの間および第１短辺上層部７１２ａと第２短辺上層部７１２ｂとの間の連結部材は省略している。

これらは面内反転させても同じ形状となるため面内反転に対応することができ、また、図２６に示すように、例えば第１長辺上層部７１１ａを表裏反転させることにより第２長辺上層部７１１ｂの形状となるので、第１長辺上層部７１１ａと第２長辺上層部７１１ｂとを入替えることにより表裏反転に対応することができる。第１短辺上層部７１２ａおよび第２短辺上層部７１２ｂについても同様にして表裏反転に対応することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを例にとって説明したが、プラズマエッチングに限らずプラズマＣＶＤ等の他のプラズマ処理であってもよい。

また、上記実施形態では、容量結合型のプラズマ処理装置を例示したが、基板載置台に高周波電力が印加されるものであれば、これに限らず、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、他の方式でプラズマを生成する装置であってもよい。

さらに、シールドリングを長辺および短辺に分割した例、および長辺および短辺を２分割した例について示したが、分割態様はこれに限るものではない。

さらにまた、上記実施形態では本発明をＦＰＤ用のガラス基板に適用した例について説明したが、これに限らず、半導体基板等、他の基板に適用可能であることはいうまでもない。

１；プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
２；チャンバー（処理容器）
３；基板載置台
４；絶縁板
５；基材
６；載置部
７；シールドリング
１４；高周波電源
２０；シャワーヘッド
２５：処理ガス供給管
２８：処理ガス供給源
２９：排気管
３０：排気装置
３１；搬入出口
４０；制御部
７１；上層
７２；下層
７３；長辺部材
７３ａ；第１長辺部材
７３ｂ；第２長辺部材
７４；短辺部材
７４ａ；第１短辺部材
７４ｂ；第２短辺部材
７５；凹部
７６；ねじ穴
７７；ねじ
７８；位置決めピン
７９；位置決め用穴
８０；消耗部
８１；穴塞ぎ部材
９０；ねじ固定部
９１；凹部
９２；ねじ穴
９３；ねじ
９５，１０１；連結部材
９６；位置決めピン
９７；熱変形追従ピン
９８；位置決め用穴
９９；熱変形追従用穴
７１１；長辺上層部
７１１ａ；第１長辺上層部
７１１ｂ；第２長辺上層部
７１２ａ；第１短辺上層部
７１２ｂ；第２短辺上層部
７２１ａ；第１長辺下層部
７２１ｂ；第２長辺下層部
７２２ａ；第１短辺下層部
７２２ｂ；第２短辺下層部
Ｇ；基板

Claims (13)

1. 基板にプラズマ処理を施すチャンバー内で基板を載置し、高周波電力が印加される金属製の基材およびその上に設けられた基板載置部を有する基板載置台において、前記基材および前記基板載置部の周囲に配置される絶縁性のシールドリングであって、
   複数の構成部材を組み合わせてなり、各構成部材は、前記基材に取り付けられる下層部と、前記下層部の上を覆うように設けられた上層部とを有し、前記上層部は反転可能に設けられていることを特徴とするシールドリング。
2. 絶縁性セラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載のシールドリング。
3. 前記上層部と前記下層部は同じ材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールドリング。
4. 前記上層部と前記下層部は異なる材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールドリング。
5. 前記上層部は、表裏反転、または面内反転、または表裏反転および面内反転が可能に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシールドリング。
6. 前記構成部材の前記下層部は、前記基材にねじ止めされており、前記上層部は、前記ねじ止めされた部分を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシールドリング。
7. 前記構成部材の前記下層部は、前記上層部を位置決めする位置決めピンを有し、前記上層部は、前記位置決めピンが挿入される位置決め用穴を有し、かつ、前記上層部は、所定の反転を行った際に、前記位置決めピンが挿入される位置に他の位置決め用穴が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のシールドリング。
8. 前記基板は矩形状をなし、前記シールドリングは額縁状をなしていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシールドリング。
9. 前記構成部材は、額縁状の長辺を構成する長辺部材および短辺を構成する短辺部材であることを特徴とする請求項８に記載のシールドリング。
10. 前記構成部材は、額縁状の長辺を構成する長辺部材および短辺を構成する短辺部材をさらに複数に分割したものであることを特徴とする請求項８に記載のシールドリング。
11. 前記長辺部材および前記短辺部材の下層部材は、拘束された一端と、自由端である他端を有し、熱により前記一端を基準として他端側の熱膨張を許容する構成を有していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のシールドリング。
12. 前記長辺部材および前記短辺部材の下層部は、上層部を位置決めするための位置決めピンおよび熱変形に追従するように設けられた熱変形追従ピンを有し、前記長辺部材および前記短辺部材の上層部は、前記位置決めピンが挿入される位置決めピン用穴および前記熱変形追従ピンが挿入される長穴形状の熱変形追従用穴を有し、かつ、前記上層部は、所定の反転を行った際に、前記位置決めピンおよび前記熱変形追従ピンが挿入される位置に他の位置決め用穴および他の熱変形追従用穴が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のシールドリング。
13. 基板にプラズマ処理を施すチャンバー内で基板を載置する基板載置台であって、
    高周波電力が印加される金属製の基材と、
    前記基材の上に設けられた基板載置部と、
    前記基材および前記基板載置部の周囲に配置される絶縁性のシールドリングとを有し、
    前記シールドリングは請求項１から請求項１２のいずれかの構成を有することを特徴とする基板載置台。

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