JP2018206975A - プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマプロセスの均一性を改善することを目的とする。【解決手段】処理容器内の載置台に載置された基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記載置台に対向して前記処理容器に形成された、複数の導電性の部分窓部を有する金属窓と、前記部分窓部の間、及び前記部分窓部と前記処理容器との間に設けられる絶縁物の仕切部材と、前記金属窓の上方側に設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するアンテナと、前記仕切部材の前記処理容器の側の面を覆い、隣接する前記部分窓部の縁部を跨ぐ絶縁体のカバー部材とを有し、複数の前記部分窓部のそれぞれは、複数の第１のガス孔を有し、前記カバー部材は、複数の第２のガス孔を有し、該カバー部材の内部にて複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかと複数の前記第２のガス孔とが連通するように前記処理容器の側の面に延在するプラズマ処理装置が提供される。【選択図】図３
Description
本発明は、プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッドに関する。
誘導結合により処理ガスをプラズマ化し、処理容器内の載置台に載置された被処理基板をプラズマ処理する誘導結合型のプラズマ処理装置が知られている。かかるプラズマ処理装置では、プラズマ処理装置の上部に設けられた金属窓となる板状部材に複数のガス孔を設け、複数のガス孔から処理容器内に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
金属窓が複数の部分窓部に分割されている場合、部分窓部間を絶縁体により仕切ることで、隣接する部分窓部の間を電気的に絶縁し、隣接する部分窓部間に跨って高周波の電流が流れないようにしている。このような金属窓の構造では、部分窓部の間にガス孔を設けることができないため、部分窓部間の下方に位置する処理容器内の空間にガスを供給することが困難になる。この結果、部分窓部の間の下方におけるエッチングレートが低下する等、プラズマプロセスの結果に分布が生じる。
これに対して、処理容器内に供給するガス流量を増やして、部分窓部の間の下方におけるエッチングレートを高めることが考えられる。しかしながら、この場合、部分窓部の直下のエッチングレートが高くなり過ぎてしまい、エッチング等のプラズマプロセスの均一性を改善することはできない。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマプロセスの均一性を改善することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器内の載置台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記載置台に対向して前記処理容器に形成された、複数の導電性の部分窓部を有する金属窓と、前記部分窓部の間、及び前記部分窓部と前記処理容器との間に設けられる絶縁物の仕切部材と、前記金属窓の上方側に設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するアンテナと、前記仕切部材の前記処理容器の側の面を覆い、隣接する前記部分窓部の縁部を跨ぐ絶縁体のカバー部材とを有し、複数の前記部分窓部のそれぞれは、複数の第１のガス孔を有し、前記カバー部材は、複数の第２のガス孔を有し、該カバー部材の内部にて複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかと複数の前記第２のガス孔とが連通するように前記処理容器の側の面に延在するプラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、プラズマプロセスの均一性を改善することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成を示す。本実施形態では、プラズマ処理装置１の一例として誘導結合型のプラズマエッチング装置を挙げる。
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成を示す。本実施形態では、プラズマ処理装置１の一例として誘導結合型のプラズマエッチング装置を挙げる。
ただし、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、エッチング装置に限らず、誘導結合型の成膜装置であってもよい。プラズマ処理装置１は、被処理基板である矩形基板、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板（以下。「基板Ｇ」と記す）上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜、酸化膜などを形成する成膜処理やこれらの膜をエッチングするエッチング処理、レジスト膜のアッシング処理などの各種プラズマ処理に用いることができる。ここで、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）などが例示される。また、プラズマ処理装置１は、ＦＰＤ用の基板Ｇに限らず、太陽電池パネル用の基板Ｇに対する上述の各種プラズマ処理にも用いることができる。
プラズマ処理装置１は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の処理容器１０を有している。処理容器１０は電気的に接地されている。処理容器１０の上面には開口が形成され、開口は金属窓３によって気密に塞がれる。処理容器１０及び金属窓３によって囲まれる空間は、プラズマが生成されるプラズマ処理空間Ｕである。
処理容器１０の側壁の上面側には、金属枠１１が設けられている。金属窓３の上方側には天板部６１が配置され、天板部６１は、金属枠１１上に設けられた側壁部６３によって支持されている。処理容器１０と金属枠１１との間には、Ｏリング等のシール部材１１０が設けられ、プラズマ処理空間Ｕを気密に保つようになっている。処理容器１０及び金属枠１１は本実施形態の処理容器１０を構成している。プラズマ処理空間Ｕの側壁には、ガラス基板Ｇを搬入出するための搬入出口１０１および搬入出口１０１を開閉するゲートバルブ１０２が設けられている。
金属窓３、側壁部６３及び天板部６１にて囲まれた空間はアンテナ室５０となっている。アンテナ室５０の内部には、部分窓部３０に面するように高周波アンテナ５が配置されている。高周波アンテナ５は、例えば、図示しない絶縁体からなるスペーサを介して部分窓部３０から離間して配置される。高周波アンテナ５は、各部分窓部３０に対応する面内で、矩形状の金属窓３の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成される。なお、高周波アンテナ５の形状は、渦巻に限定されるものではなく、一本または複数のアンテナ線を環状にした環状アンテナであってもよい。なお、金属窓３や金属窓３を構成する各部分窓部３０に対応する面内で、その周方向に沿って周回するようにアンテナ線が設けられていれば、高周波アンテナ５の構造は問わない。
図１及びプラズマ処理空間Ｕ側から金属窓３を平面視した図２に示すように、処理容器１０の側壁の上面側に設けられた金属枠１１は、アルミニウムなどの金属からなる矩形状の枠体である。
金属窓３は複数の部分窓部３０に分割されている。各部分窓部３０は、例えば非磁性体で導電性の金属、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金などにより構成される。部分窓部３０は必要に応じて種々の形状及び種々の個数に分割される。金属枠１１と部分窓部３０との間、及び隣り合う部分窓部３０の間は、部分窓部３０の分割形状に応じて、絶縁体の仕切部材３１により仕切られている。
互いに分割された部分窓部３０は、仕切部材３１によって金属枠１１やその下方側の処理容器１０から電気的に絶縁されると共に、隣り合う部分窓部３０同士が仕切部材３１によって電気的に絶縁されている。
仕切部材３１は、例えば、テフロン（登録商標）又は樹脂製の絶縁物により形成される。高周波アンテナ５に供給される高周波の電流は、複数の部分窓部３０のそれぞれの表面を流れ、処理容器１０側の面に流れる電流により誘導電界が発生し、発生した誘導電界により金属窓３の下方にて処理ガスが乖離される。
本実施形態では、仕切部材３１により絶縁された複数の部分窓部３０のそれぞれは、電気的に分離されている。このため、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、各部分窓部３０にて別々に誘導電界が発生する。よって、複数の部分窓部３０に生じる誘導電界を各部分窓部３０の大きさや配置によって制御することにより、金属窓３の処理容器１０側の面にて発生する誘導電界を制御することができ、エッチングレートの分布を改善することができる。
仕切部材３１の処理容器１０側の面は、絶縁体のカバー部材３２により覆われている。仕切部材３１をプラズマから保護するためには、カバー部材３２は、仕切部材３１のプラズマ処理空間Ｕ側の全ての面を覆うことが好ましい。しかし、仕切部材３１のプラズマ処理空間Ｕ側の全ての面をカバー部材３２により覆うと、処理空間Ｕの側に露出する部分窓部３０の面積が小さくなる。プラズマは、部分窓部３０の処理空間Ｕの側に露出する部分の近傍で生成されるため、部分窓部３０の面積が小さくなるとプラズマの強度が弱くなる。また、カバー部材３２のセラミックスの出っ張りにより誘導電界が弱められる。よって、仕切部材３１のプラズマ処理空間Ｕ側の最小範囲をカバー部材３２により覆うことが好ましい。
また、図１に示すように、各部分窓部３０内には、温調流路３０７が形成されている。部分窓部３０は、温調流路３０７に冷却媒体もしくは加熱媒体を通すことで予め設定された温度に調節される。
本実施形態に係るカバー部材３２は、複数に分割され、仕切部材３１の一部を覆うように配置されている。たとえば、各カバー部材３２は、細長い平板状に成形されたアルミナなどのセラミックス製の部材からなる。これにより、複数のカバー部材３２が金属窓３の処理容器１０側を覆う面積を適宜特定することができる。本実施形態では、カバー部材３２は、金属窓３の対角線及び中央の仕切部材３１を覆う。ただし、仕切部材３１を覆う複数のカバー部材３２のサイズや配置は、これに限らず、部分窓部３０の分割数や部分窓部３０の形状に応じて様々なパターンを採用することができる。カバー部材３２の大きさを更に分割したり、カバー部材３２の個数を変えたりしてもよい。カバー部材３２は、プラズマの強度を考慮して仕切部材３１の任意の場所の一部又は全部を覆うように配置することができる。
プラズマ処理装置１において、仕切部材３１にはＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などのフッ素樹脂が採用される。例えばＰＴＦＥは、体積抵抗率が＞１０１８［Ω・ｃｍ（２３℃）］、密度が２．１〜２．２［ｇ／ｃｍ３］程度である。このような樹脂製の仕切部材３１を採用することにより、例えば仕切部材３１の材料としてアルミナ（体積抵抗率＞１０１４程度［Ω・ｃｍ（２３℃）］程度、密度３．９程度［ｇ／ｃｍ３］）を採用する場合と比較して、高い絶縁性能と、仕切部材３１を含む金属窓３の軽量化を同時に実現することができる。
図１及び図２に示すように、複数の部分窓部３０のそれぞれには、プラズマ処理空間Ｕ側に開口する多数のガス孔３０２が形成されている。図２には、ガス孔３０２の一部のみ図示しているが、多数のガス孔３０２が、すべての部分窓部３０に形成されている。また、複数のカバー部材３２のぞれぞれには、プラズマ処理空間Ｕ側に開口する多数のガス孔４０２が形成されている。これにより、かかる構成の複数の部分窓部３０及び複数のカバー部材３２は、処理ガスを供給するためのガスシャワーヘッドの機能を有する。
部分窓部３０の耐プラズマ性を向上させるために、各部分窓部３０の処理容器１０側の面は耐プラズマコーティングされている。耐プラズマコーティングの具体例としては、陽極酸化処理やセラミックス溶射処理を挙げることができる。
図１に戻り、プラズマ処理空間Ｕの金属窓３と対向する側には、基板Ｇを載置するための載置台１３が設けられている。載置台１３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台１３に載置された基板Ｇは、静電チャックにより吸着保持されてもよい。載置台１３は絶縁体枠１４を介して処理容器１０の底面に設置されている。
載置台１３には、整合器１５１を介して第２の高周波電源１５２が接続されている。第２の高周波電源１５２は、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台１３に印加する。バイアス用の高周波電力によりプラズマ中のイオンを基板Ｇに引き込むことができる。なお、載置台１３内には、基板Ｇの温度を制御するために、加熱手段もしくは冷却手段として機能するチラーなどの温調機構、基板Ｇの裏面に伝熱ガスを供給する機構を設けることができる。
処理容器１０の底面には、排気口１０３が形成され、この排気口１０３にはターボ分子ポンプやドライポンプなどの排気装置１２が接続されている。プラズマ処理空間Ｕの内部は、排気装置１２によってプラズマ処理時の圧力に真空排気される。
各高周波アンテナ５には、整合器５１１を介して第１の高周波電源５１２が接続されている。各高周波アンテナ５には、第１の高周波電源５１２から、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、プラズマ処理中、部分窓部３０それぞれの表面に渦電流が誘起され、この渦電流によってプラズマ処理空間Ｕの内部に誘導電界が形成される。処理ガスは、金属窓３に設けられた複数のガス孔３０２及び複数のガス孔４０２からプラズマ処理空間Ｕに供給され、誘導電界によってプラズマ処理空間Ｕの内部においてプラズマ化される。
図１に示すように、各部分窓部３０の内部に形成されたガス拡散室３０１は、ガス供給管４１を介してガス供給源４２に接続されている。ガス供給源４２からは、既述の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理などに必要な処理ガスが供給される。ガス供給源４２から供給される処理ガスは、ガス供給管４１からガス拡散室３０１を通って、プラズマ処理空間Ｕの天井面側に形成された多数のガス孔３０２、４０２からプラズマ処理空間Ｕ内にシャワー状に供給される。なお、図示の便宜上、図１には、１つの部分窓部３０にガス供給源４２を接続した状態を示してあるが、実際には各部分窓部３０のガス拡散室３０１がガス供給源４２に接続される。
プラズマ処理装置１には制御部８が設けられている。制御部８はＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリと有するコンピュータからなり、メモリには基板Ｇが配置されたプラズマ処理空間Ｕ内を真空排気し、高周波アンテナ５を用いて処理ガスをプラズマ化して基板Ｇを処理する動作を実行させるためのレシピ（プログラム）が記録されている。レシピは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、メモリにインストールされてもよい。
以上に説明した構成のプラズマ処理装置１において、部分窓部３０間は絶縁体の仕切部材３１により仕切られ、各部分窓部３０内を流れる電流が隣接する部分窓部３０や処理容器１０側に流れないようになっている。このような構造において、隣接する部分窓部３０の間の下方に供給されるガスが少ないと、生成されるプラズマは、隣接する部分窓部３０間の下方で弱くなり、エッチングレート等の分布が改善しない。
そこで、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１に設けられた金属窓３のガスシャワーヘッドは、カバー部材３２に多数のガス孔４０２を設けることで、隣接する部分窓部３０間の下方からも処理ガスの供給を可能とする。以下、第１及び第２実施形態に係る金属窓３のガスシャワーヘッドの構成の詳細について、比較例に係る金属窓３のガスシャワーヘッドと比較しながら、図３〜図５を参照して説明する。
［金属窓のガスシャワーヘッド］
図３（ａ）の上図は、金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に取り付ける比較例に係るカバー部材２の断面の一例を示す。図３（ａ）の下図は、処理容器１０の天井面の左上１／４の平面を示す。図３（ａ）の上図の断面は、図３（ａ）の下図のＡ−Ａ断面である。図３（ａ）の下図において、ガス孔３０２は省略する。
図３（ａ）の上図は、金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に取り付ける比較例に係るカバー部材２の断面の一例を示す。図３（ａ）の下図は、処理容器１０の天井面の左上１／４の平面を示す。図３（ａ）の上図の断面は、図３（ａ）の下図のＡ−Ａ断面である。図３（ａ）の下図において、ガス孔３０２は省略する。
図３（ｂ）の上図は、金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に、第１実施形態に係るカバー部材３２を取り付けたときの断面の一例を示す。図３（ｂ）の下図は、処理容器１０の天井面の左上１／４の平面を示す。図３（ｂ）の上図の断面は、図３（ｂ）の下図のＢ−Ｂ断面である。
＜比較例に係るカバー部材＞
図３（ａ）に示す、金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に取り付ける比較例のカバー部材２は板状部材であり、隣接する部分窓部３０に設けられた絶縁物の仕切部材３１の処理容器１０側の面を覆う。かかる構成では、処理ガスは、部分窓部３０内のガス拡散室３０１にて拡散し、ガス孔３０２から処理容器内の部分窓部３０の下方に供給される。かかる構成では、処理ガスは、部分窓部３０の間に取り付けられたカバー部材２の下方に供給されないため、カバー部材２の下方にてエッチングレートが低下する。
図３（ａ）に示す、金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に取り付ける比較例のカバー部材２は板状部材であり、隣接する部分窓部３０に設けられた絶縁物の仕切部材３１の処理容器１０側の面を覆う。かかる構成では、処理ガスは、部分窓部３０内のガス拡散室３０１にて拡散し、ガス孔３０２から処理容器内の部分窓部３０の下方に供給される。かかる構成では、処理ガスは、部分窓部３０の間に取り付けられたカバー部材２の下方に供給されないため、カバー部材２の下方にてエッチングレートが低下する。
＜第１実施形態に係るカバー部材＞
これに対して、図３（ｂ）に示す、部分窓部３０の間の処理容器１０側の面に取り付ける第１実施形態に係るカバー部材３２は、仕切部材３１を覆い、プラズマから仕切部材３１を保護するとともに、隣接する部分窓部３０の縁部に跨って配置される。
これに対して、図３（ｂ）に示す、部分窓部３０の間の処理容器１０側の面に取り付ける第１実施形態に係るカバー部材３２は、仕切部材３１を覆い、プラズマから仕切部材３１を保護するとともに、隣接する部分窓部３０の縁部に跨って配置される。
カバー部材３２の内部には、仕切部材３１の両側に２つのガス拡散室４０１が、仕切部材３１の長手方向に沿って平行して設けられる。カバー部材３２には、部分窓部３０の下方の位置に、ガス拡散室４０１に連通する複数のガス孔４０２が形成されている。本実施形態では、複数のガス孔３０２の少なくともいずれかが複数のガス孔４０２と連通するように、カバー部材３２が処理容器１０側の面に延在する。これにより、ガス拡散室４０１には、複数のガス孔３０２の少なくともいずれかから処理ガスが供給される。
図４（ａ）に、第１実施形態に係るカバー部材３２の平面図を示すように、複数のガス孔３０２のうち、各部分窓部３０の縁部（最も外側又はその近傍）に形成されたガス孔３０２は、カバー部材３２に覆われている。カバー部材３２には、仕切部材３１の下方の近傍であって複数のガス孔３０２の間に、ガス拡散室４０１に連通する複数のガス孔４０２が形成されている。本実施形態では、カバー部材３２に設けられた複数のガス孔４０２から処理ガスが供給されるガス供給路Ｒ２が設けられる。
ガス供給路Ｒ２では、各部分窓部３０の縁部に形成されたガス孔３０２からガス拡散室４０１に処理ガスが供給される。ガス供給路Ｒ２では、処理ガスは、ガス拡散室３０１からガス孔３０２を介してガス拡散室４０１に供給され、複数のガス孔４０２からシャワー状に処理容器１０内の部分窓部３０の間の下方に導入される。また、ガス供給路Ｒ１では、処理ガスは、部分窓部３０のそれぞれに形成された多数のガス孔３０２からシャワー状に処理容器１０内の部分窓部３０の下方に導入される。これにより、部分窓部３０に形成された多数のガス孔３０２，４０２から処理ガスをシャワー状に処理容器１０内に導入することができる。
図４（ｂ）に第１実施形態の変形例を示す。ガス供給路Ｒ２はガス穴３０２の１箇所毎に設けても良く、この場合、図４（ｂ）の変形例に示すように拡散室４０１は複数個所必要となる。
以上のように本実施形態では、ガス供給路Ｒ１の他にガス供給路Ｒ２が形成される。これにより、本実施形態では、ガス供給路Ｒ１を用いて部分窓部３０に形成された多数のガス孔３０２から部分窓部３０の下方に処理ガスをシャワー状に供給することができる。加えて、ガス供給路Ｒ２を用いてカバー部材３２に形成された多数のガス孔４０２から部分窓部３０の間の下方に処理ガスをシャワー状に供給することができる。
かかる構成により、本実施形態に係る金属窓３のシャワープレートは、ガスの噴き出し口を部分窓部３０の間まで拡張することで、金属窓３の下面からガスを供給する範囲を広げることができる。これにより、金属窓３の下面にて継ぎ目がなく処理ガスを吹き出すことが可能になる。この結果、エッチングレートの分布や成膜レートの分布を良好に制御できる。このようにして、本実施形態によれば、エッチングレート等の分布を改善することができる。
また、本実施形態に係る金属窓３のシャワープレートでは、カバー部材３２のサイズ及び数を部分窓部３０の形状及び数に応じて最適化し、金属窓３の部分窓部３０の間、及び部分窓部３０と処理容器１０の間の最適位置に複数のカバー部材３２が配置される。これにより、最適位置に置かれた複数のカバー部材３２に形成された多数のガス孔４０２と、部分窓部３０に形成された多数のガス孔３０２とから処理ガスを均一に供給できる。
また、プラズマ処理装置１の構造を変えることなく、カバー部材３２を隣接する部分窓部３０の縁部間を跨ぐように配置するだけで、エッチングレート等のプラズマプロセス特性を改善できる。このため、既存のプラズマ処理装置１に容易に本実施形態に係る金属窓３のシャワープレートを適用でき、低コストでエッチングレート等を改善できる。
なお、ガス孔３０２は、複数の部分窓部３０のそれぞれに形成された第１のガス孔の一例であり、ガス孔４０２は、カバー部材３２に形成された第２のガス孔の一例である。
＜第２実施形態に係るカバー部材＞
図３（ｂ）のＬに示すように、第１実施形態に係る金属窓３では、カバー部材３２の外周側にて、カバー部材３２が部分窓部３０に接触する部分Ｌの隙間からガスが漏れることがある。つまり、部分窓部３０に接触する部分Ｌでは隙間の管理ができず、プラズマ処理装置１間の機差によりガスの漏れ量が制御できないため、ガス供給量のばらつきの原因となる場合がある。
図３（ｂ）のＬに示すように、第１実施形態に係る金属窓３では、カバー部材３２の外周側にて、カバー部材３２が部分窓部３０に接触する部分Ｌの隙間からガスが漏れることがある。つまり、部分窓部３０に接触する部分Ｌでは隙間の管理ができず、プラズマ処理装置１間の機差によりガスの漏れ量が制御できないため、ガス供給量のばらつきの原因となる場合がある。
そこで、図３（ｃ）に示すように、ガスの漏れが生じない構造として、第２実施形態に係るカバー部材３２を金属窓３のガスシャワーヘッドの処理容器１０側の面に取り付けるときの一例を示す。図３（ｃ）の下図は、処理容器１０の天井面の左上１／４の平面を示す。図３（ｃ）の上図の断面は、図３（ｃ）の下図のＣ−Ｃ断面である。
第２実施形態に係るカバー部材３２は、仕切部材３１により仕切られる隣接する部分窓部３０の一方に設けられる第１のカバー部材３２ａと、部分窓部３０の他方に設けられる第２のカバー部材３２ｂとを有する。第１のカバー部材３２ａと第２のカバー部材３２ｂとは、セラミックスの袋状に形成される。
具体的には、カバー部材３２は、プラズマから仕切部材３１を保護するために、仕切部材３１の処理容器１０側の面に取り付けられた板状のセラミックス部材３４、セラミックス部材３４に隣接して配置された第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂを有する。
第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂは、セラミックス部材３４を挟んで、内部に中空部分を有する構造となっている。第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂは、仕切部材３１の長手方向に沿って平行して設けられ、互いに分離し、その間に溝部３５が形成されている（図５（ａ）参照）。溝部３５からセラミックス部材３４が露出している。
第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂの中空部分は、ガス拡散室４０３となっている。第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂの部分窓部３０の間の下方の位置には、ガス拡散室４０３に連通する複数のガス孔４０４が形成されている。
また、本実施形態では、部分窓部３０の縁部の近傍に形成されたガス孔３０２ｂに、第１のカバー部材３２ａに形成された管状部材３２ａ１が挿入されている。また、部分窓部３０の縁部の近傍に形成された他のガス孔３０２ｂに、第２のカバー部材３２ｂに形成された管状部材３２ｂ１が挿入されている。管状部材３２ａ１及び管状部材３２ｂ１が挿入された第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂと、部分窓部３０との間は、Ｏリング３０４によりシールされている。これにより、第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂと部分窓部３０との隙間からガスが漏れないようになっている。ガス孔３０２ｂは、第１のカバー部材３２ａの管状部材３２ａ１及び第２のカバー部材３２ｂに形成された管状部材３２ｂ１が挿入される構造となるため、部分窓部３０に形成された他のガス孔３０２ａよりも径が大きくなっている。
第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂは、１つまたは複数のガス孔３０２ｂと連通するように処理容器１０側の面に延在する。これにより、第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂ内のガス拡散室４０３には、１つまたは複数のガス孔３０２ｂから処理ガスが供給される。
かかる構成の第２実施形態に係る第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂによれば、処理ガスは、ガス供給路Ｒ１を用いて処理容器１０内の部分窓部３０の下方に、複数のガス孔３０２ａからシャワー状に供給される。これに加えて、処理ガスは、ガス供給路Ｒ２を用いて、処理容器１０内の部分窓部３０の間の下方に、複数のガス孔４０４ａからシャワー状に供給される。
本実施形態に係るガス供給路Ｒ２は、処理ガスを第１のカバー部材３２ａの内部に通す第１ルートと、第２のカバー部材３２ｂの内部に通す第２ルートとを有する。これにより、部分窓部３０に形成された複数のガス孔３０２ａから処理容器１０内に直接処理ガスを供給するガス供給路Ｒ１の他に、第１のルートと第２のルートを有するガス供給路Ｒ２を用いて、金属窓３の全面から処理容器１０内にシャワー状に供給することができる。
なお、ガス孔３０２ａ、３０２ｂは、複数の部分窓部３０のそれぞれに形成された第１のガス孔の一例であり、ガス孔４０４は、第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂに形成された第２のガス孔の一例である。Ｏリング３０４は、第１のカバー部材３２ａと第２のカバー部材３２ｂとに設けられ、ガス孔３０２ｂに挿入される管状部材３２ａ１、３２ｂ１のそれぞれと部分窓部３０との間を封止する封止部材の一例である。
隣接する部分窓部３０は金属により形成されている。このため、プラズマ処理においてプラズマからの入熱や部分窓部３０からの伝熱により、隣接する各部分窓部３０がそれぞれ熱膨張する。更に、排気装置１２により処理容器１０内を真空引きし、所定の真空状態にすると、金属窓３の大気側（アンテナ室５０側）から真空側（処理容器１０側）に大きな圧力がかかり金属窓３が処理容器１０側に変形する。そのため、隣接する部分窓部３０の縁部に跨って取り付けられている第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂが一体化していると、隣接する部分窓部３０の異なる動きによりカバー部材が割れたり、破損することがある。
これに対して、本実施形態では、隣接する部分窓部３０のそれぞれに対して第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂが分離して設けられているため、隣接する部分窓部３０の異なる動きにそれぞれのカバー部材が追従することができる。これにより、各部分窓部３０の熱膨張や変形により、第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂが損傷することを防止できる。ただし、１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂは一体的に設けられてもよい。
プラズマ処理において排気装置１２により処理容器１０内を真空引きし、所定の真空状態にすると、金属窓３の大気側（アンテナ室５０側）から真空側（処理容器１０側）に大きな圧力がかかり金属窓３が処理容器１０側に撓む。したがって、金属窓３及びカバー部材を接触させることによりガス拡散室を形成する場合には、金属窓３の撓みやプラズマからの入熱により接触面の隙間の寸法が増大すると、その隙間からガス拡散室のガスが漏れる可能性がある。
これに対して、本実施形態に係る金属窓３のガスシャワーヘッドによれば、第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂ内は中空構造となっているため、処理ガスをガス孔４０４から漏れなくシャワー状に供給できるため、処理ガスの制御性を高めることができる。
図５（ａ）は、図３（ｃ）の第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂの平面図である。これによれば、処理ガスは、ガス供給路Ｒ１を用いて、部分窓部３０に形成された多数のガス孔３０２ａから直接処理容器１０内の部分窓部３０の下方に導入される。また、処理ガスは、ガス供給路Ｒ２を用いて第２実施形態に係る第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂに形成された複数のガス孔４０４を通って、処理容器１０内の部分窓部３０の間の下方に導入される。これにより、処理容器１０内のエッチングレート等を改善できる。
図５（ｂ）は、第２実施形態の変形例に係るカバー部材３２を示す。これによれば、第２実施形態の変形例に係るカバー部材３２では、ガス孔３０２ｂと、ガス孔３０２ｂに挿入される第１のカバー部材３２ａ及び第２のカバー部材３２ｂの管状部材３２ａ１、３２ｂ１とをスリット状に形成したものである。これによっても、ガス供給路Ｒ２のコンダクタンスを確保しながら、部分窓部３０の間の下方に十分な流量の処理ガスをシャワー状に供給することができる。これにより、処理容器１０内のエッチングレート等を改善できる。
以上、かかる構成の各実施形態に係るカバー部材をプラズマ処理装置１に使用した場合、これらのカバー部材を使用しない場合に比べて金属窓３の処理ガスをシャワー状に供給可能な面積を、１３％増加することができた。
以上、プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッドを上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置及びガスシャワーヘッドは上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本明細書では、被処理基板の一例としてＦＰＤ用のガラス基板Ｇを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、太陽電池、LCD(Liquid Crystal Display)に用いられる各種基板や、半導体ウェハ、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
１ プラズマ処理装置
３ 金属窓
５ 高周波アンテナ
１０ 処理容器
１３ 載置台
３０ 部分窓部
３１ 仕切部材
３２ カバー部材
３２ａ 第１のカバー部材
３２ｂ 第２のカバー部材
３２ａ１、３２ｂ１ 管状部材
３４ セラミックス部材
３５ 溝部
５０ アンテナ室
１５２ 第２の高周波電源
３０１ ガス拡散室
３０２、３０２ａ、３０２ｂ ガス孔
３０４ Ｏリング
４０１，４０３ ガス拡散室
４０２、４０４ ガス孔
Ｒ１ 第１のガス供給路
Ｒ２ 第２のガス供給路
３ 金属窓
５ 高周波アンテナ
１０ 処理容器
１３ 載置台
３０ 部分窓部
３１ 仕切部材
３２ カバー部材
３２ａ 第１のカバー部材
３２ｂ 第２のカバー部材
３２ａ１、３２ｂ１ 管状部材
３４ セラミックス部材
３５ 溝部
５０ アンテナ室
１５２ 第２の高周波電源
３０１ ガス拡散室
３０２、３０２ａ、３０２ｂ ガス孔
３０４ Ｏリング
４０１，４０３ ガス拡散室
４０２、４０４ ガス孔
Ｒ１ 第１のガス供給路
Ｒ２ 第２のガス供給路
Claims (9)
- 処理ガスをプラズマ化し、処理容器内の載置台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記載置台に対向して前記処理容器に形成された、複数の導電性の部分窓部を有する金属窓と、
前記部分窓部の間、及び前記部分窓部と前記処理容器との間に設けられる絶縁物の仕切部材と、
前記金属窓の上方側に設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するアンテナと、
前記仕切部材の前記処理容器の側の面を覆い、隣接する前記部分窓部の縁部を跨ぐ絶縁体のカバー部材と、を有し、
複数の前記部分窓部のそれぞれは、複数の第１のガス孔を有し、
前記カバー部材は、複数の第２のガス孔を有し、該カバー部材の内部にて複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかと複数の前記第２のガス孔とが連通するように前記処理容器の側の面に延在する、
プラズマ処理装置。 - 前記カバー部材の内部には、複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかから処理ガスが供給されるガス拡散室が形成される、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記金属窓は、複数の前記第１のガス孔から前記処理容器内に処理ガスを供給する第１のガス供給路と、複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかから前記ガス拡散室を介して複数の第２のガス孔を通って前記処理容器内に処理ガスを供給する第２のガス供給路と、を有する、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第２のガス供給路は、隣接する前記部分窓部の間の下方に配置された複数の前記第２のガス孔から処理ガスを供給する、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。 - 前記ガス拡散室は、前記カバー部材が覆う前記仕切部材の長手方向に沿って、前記カバー部材内に設けられる２つの空間である、
請求項２〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記ガス拡散室は、前記カバー部材が覆う前記仕切部材の長手方向に沿って、前記第１のガス孔１箇所毎に複数設けられる、
請求項２〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記カバー部材は、前記仕切部材により仕切られる隣接する部分窓部の一方の縁部に設けられる第１のカバー部材と、前記部分窓部の他方の縁部に設けられる第２のカバー部材とを有し、
前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とは、セラミックスの袋状に形成される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とは、複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかに挿入される管状部材をそれぞれ有し、それぞれの前記管状部材と前記部分窓部との間に封止部材が設けられている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。 - 誘導結合により処理ガスをプラズマ化し、処理容器内の載置台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置に用いられるガスシャワーヘッドであって、
複数の導電性の部分窓部を有する金属窓と、
前記部分窓部の間、及び前記部分窓部と前記処理容器との間に設けられる絶縁物の仕切部材と、
前記金属窓の上方側に設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するアンテナと、
前記仕切部材の前記処理容器の側の面を覆い、隣接する前記部分窓部の縁部を跨ぐ絶縁体のカバー部材と、を有し、
複数の前記部分窓部のそれぞれは、複数の第１のガス孔を有し、
前記カバー部材は、複数の第２のガス孔を有し、該カバー部材の内部にて複数の前記第１のガス孔の少なくともいずれかと複数の前記第２のガス孔とが連通するように前記処理容器の側の面に延在する、ガスシャワーヘッド。
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