JP2019009233A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】下部電極に複数枚の基板を並べて載置してプラズマ処理を行うにあたり、下部電極における異常放電の発生を抑制すること。【解決手段】複数枚例えば２枚の基板Ｇが並べて載置される下部電極４において、リング部６を構成する帯状部材６１〜６７を、基板Ｇの四辺に沿って時計回りまたは反時計回りに周回する周回路で見たときに、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置する。２枚の基板Ｇの間である境界領域４４に設けられる帯状部材（縦部材）６４の後端面に接するように横方向に一直線上に配置された２つの帯状部材（横部材）６３、６７の端面同士の間に、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間６０を形成する。この隙間６０から下部電極４が露出しないように構成されているので、隙間６０にプラズマが進入したとしても、異常放電の発生が抑制される。【選択図】図２
Description
本発明は、少なくとも上部の側面が全周に亘って絶縁部材からなるリング部により囲まれた下部電極の上に四角形の基板を載置し、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造においては、被処理基板であるガラス基板にプラズマ化された処理ガスを供給して、エッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理を行う工程がある。例えばプラズマ処理は、真空雰囲気が形成される処理容器内に設けられた載置台上に基板を載置した状態で実施される。載置台は例えば角筒形状に形成され、その外周部には、基板上にプラズマを均一性高く分布させるためのフォーカスリング等と呼ばれている絶縁性のリング部材が設けられる。このリング部材は、角型の環状体であり、例えば角型の一辺を形成する部材を複数個組み合わせて形成される。これら部材は熱膨張する性質を備えているため、熱膨張により部材同士が押圧し合い、リング部材の変形や破損を招くおそれがある。また、部材同士の間に隙間が形成されると、この隙間にプラズマが進入し、異常放電や載置台表面に形成された溶射膜が浸食されるエロージョンの原因となる。
特許文献１には、角型のシールド部材を４本の構成部品により構成し、一の構成部品の一端側の端面が隣接する他の構成部品の側面に当接すると共に、他端側の側面に、隣接する前記他の構成部品とは異なる他の構成部品の一端側の端面が当接するように、構成部品を組み合わせる技術が提案されている。この例では、一の構成部品が熱膨張によって伸びたとしても、隣接する他の構成部品を押すことがなく、シールド部材と下部電極との間の隙間の発生が防止される。しかしながら、特許文献１は、載置台に１枚の基板を載置してプラズマ処理を行うものであり、載置台に複数枚の基板を並べて載置し、これら複数枚の基板に同時にプラズマ処理を行う場合については考慮されていない。
また、特許文献２には、フラットパネルディスプレイなどの大面積基板の縁部を基板支持体に押し付けて基板の変形を抑制するシャドーフレームにおいて、基板の外縁をカバーするマスクパネルと、基板の中央をカバーするマスクパネルを備える構成が記載されている。さらに、特許文献３には、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどの被蒸着部材の表面に真空蒸着によりＥＬ材料を形成する際に、被蒸着部材に蒸着マスクを固定する蒸着用冶具において、蒸着用冶具にマスク伸縮緩衝用溝を形成することで、蒸着マスクの熱変形を吸収する技術が記載されている。しかしながら、これら特許文献２及び特許文献３は、リング部材を構成する部材同士の隙間の形成や、異常放電の抑制に関しては考慮されておらず、本発明の課題を解決することはできない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、下部電極に複数枚の基板を並べて載置してプラズマ処理を行うにあたり、下部電極における異常放電の発生を抑制する技術を提供することにある。
このため、本発明は、少なくとも上部の側面が全周に亘って絶縁部材からなるリング部により囲まれた下部電極の上に四角形の基板を載置し、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部の一方は、基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
互に隣接する前記リング部の他方は、基板の四辺に沿って反時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の周回路の各々に対して共通化され、
前記縦部材の後端面にその前端部の側面が各々接触している、前記リング部の一方に属する横部材と前記リング部の他方に属する横部材との間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成されていることを特徴とする。
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部の一方は、基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
互に隣接する前記リング部の他方は、基板の四辺に沿って反時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の周回路の各々に対して共通化され、
前記縦部材の後端面にその前端部の側面が各々接触している、前記リング部の一方に属する横部材と前記リング部の他方に属する横部材との間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の他の発明は、少なくとも上部の側面が全周に亘って絶縁部材からなるリング部により囲まれた下部電極の上に四角形の基板を載置し、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部は、いずれも基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路及び反時計回りに周回する周回路の一方で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の一方の周回路及び他方の周回路に夫々属する一方の縦部材及び他方の縦部材により構成され、
前記一方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記他方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成され、
前記他方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記一方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、前記隙間が形成されていることを特徴とする。
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部は、いずれも基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路及び反時計回りに周回する周回路の一方で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の一方の周回路及び他方の周回路に夫々属する一方の縦部材及び他方の縦部材により構成され、
前記一方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記他方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成され、
前記他方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記一方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、前記隙間が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、複数枚の基板が並べて載置される下部電極の少なくとも上部の側面を囲むようにリング部を設けるにあたり、リング部を構成する帯状部材は、帯状部材の伸び方向の一端側が開放されているか、または互に対向する帯状部材間に熱による伸びを吸収するための隙間を形成するように設けられている。このため、帯状部材がプラズマ処理時に熱膨張しても、帯状部材同士の押圧による帯状部材の破損や変形が防止される。また、これら帯状部材の熱による伸びを吸収するための隙間は、下部電極とは接触しない領域に形成されており、帯状部材同士の間の隙間から下部電極が露出しない構造となっているので、プラズマに下部電極の側面が直接暴露されることがなく、下部電極の表面に形成される溶射膜のエロージョンや異常放電の発生を抑えることができる。
以下、本発明の実施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を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は、本発明のプラズマ処理装置１の一実施形態を示す縦断側面図である。このプラズマ処理装置１は、誘導結合プラズマを生成して、例えばＧ６ハーフ基板のような四角形の基板に対し、エッチング処理やアッシング処理等の誘導結合プラズマ処理を行うプラズマ処理装置として構成される。Ｇ６ハーフ基板とは、Ｇ６サイズ（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）の基板の長辺の長さを半分に分割したサイズの基板であり、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）を用いた有機ＥＬディスプレイに適用されるものである。以下、Ｇ６ハーフ基板を基板Ｇとして説明する。
このプラズマ処理装置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り、電気的に接地された角筒形状の気密な処理容器１０を備えている。処理容器１０は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや、石英等より構成された誘電体窓２によって、アンテナ室１１及び処理室１２に上下に区画されている。処理容器１０におけるアンテナ室１１の側壁１１１と処理室１２の側壁１２１との間には内側に突出する支持部材１３が設けられており、この支持部材１３の上に誘電体窓２が載置される。処理容器１０の側面には、プラズマ処理される基板Ｇを受け渡すための搬入出口１４が設けられ、ゲートバルブ１５により開閉自在に構成されている。
誘電体窓２の下部側には、ガス供給部２１が嵌め込まれている。このガス供給部２１は、例えば導電性材料、例えばその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムにより構成され、電気的に接地されている。ガス供給部２１の内部には水平に伸びるガス流路２２が形成されており、このガス流路２２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔２３が連通している。誘電体窓２には、このガス流路２２に連通するようにガス供給管２４が設けられており、このガス供給管２４は、処理容器１０の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源及びバルブシステム等を含む処理ガス供給系２５に接続されている。
アンテナ室１１内には、高周波（ＲＦ）アンテナ３が配設されている。高周波アンテナ３は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線３１を環状や渦巻状等の任意の形状に配置して構成され、絶縁部材からなるスペーサ３２により誘電体窓２から離間して設けられている。なお、高周波アンテナ３は、複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。アンテナ線３１の端子３３にはアンテナ室１１の上方へ延びる給電部材３４が接続され、この給電部材３４の他端側には、給電線３５により整合器３６を介して高周波電源３７が接続されている。
処理室１２内の下方には、誘電体窓２を挟んで高周波アンテナ３と対向するように、複数例えば２枚のＧ６ハーフ基板Ｇを載置するための下部電極４が設けられている。下部電極４は、第１の電極体４１と、この第１の電極体４１の下方に設けられた第２の電極体４２と、を備えている。これら第１の電極体４１及び第２の電極体４２は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムやステンレス等からなる。
第１の電極体４１の表面は基板載置面をなし、例えば図２に示すように、２枚の基板Ｇが間隔をおいて並べて載置されるように、第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２を備えている。これら第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２は、基板Ｇの形状に合わせて平面視四角形状に構成されている。図１に示すように、例えば第１の電極体４１の表面には、凹部４３が形成されている。この凹部４３は、互に隣接する基板Ｇに対応する下部電極４同士の間である境界領域４４を形成するものであり、この凹部４３により、第１の電極体４１の表面が２つに区画されて２つの基板載置面５１、５２が夫々形成される。このため、凹部４３は、第１及び第２の基板載置面５１、５２の長辺と平行に、例えば第１の電極体４１の長辺の中央部に形成されている。
第１の電極体４１の上面及び側面には、凹部４３の内側面及び底面も含めて、例えばアルミナよりなる絶縁性の溶射膜４５が形成されている。また、例えば第１及び第２の基板載置面５１、５２に設けられた溶射膜４５の内部には、図示しないチャック用の電極が配設され、静電吸着力により基板Ｇが保持されるように構成されている。
下部電極４の底部は絶縁部材４６を介して、中空の支柱４７に支持されている。この支柱４７は処理容器１０の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、処理容器１０外に配設された昇降機構（図示せず）に接続されている。例えば処理室１２の底部には、第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２に夫々対応する位置に、図示しない複数の受け渡しピン等の基板受け渡し機構が夫々設けられている。そして、下部電極４が昇降することにより、受け渡しピンが下部電極４の表面から突没し、こうして、基板Ｇの搬入出時には下部電極４が昇降機構により昇降駆動される。絶縁部材４６と処理容器１０の底部との間には、支柱４７を気密に包囲するベローズ４８が配設されている。これら第１の電極体４１及び第２の電極体４２よりなる下部電極４には、中空の支柱４７内に設けられた給電線５３により、整合器５４を介して高周波電源５５が接続されている。この高周波電源５５は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力を下部電極４に印加するものである。
第１の電極体４１の内部には、例えば周方向に延びる環状のチラー流路４１１が設けられている。このチラー流路４１１には、チラーユニット（図示せず）より所定温度の熱伝導媒体、例えばガルデン（登録商標）が循環供給され、熱伝導媒体の温度によって下部電極４上の基板Ｇの処理温度が制御されるようになっている。また、第１の電極体４１の上面には、第１の電極体４１内部に設けられたガス供給路４１２の上端が開口し、熱伝達用ガス例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを下部電極４の表面と基板Ｇの裏面との間に供給するように構成されている。
第２の電極体４２は、第１の電極体４１のガス供給路４１２の下端に連通する流路４２１を備え、この流路４２１には熱伝達用ガスの配管が接続されている。また、処理容器１０の底面の排気口１６には排気路１７を介して真空排気機構１８が接続されている。この真空排気機構１８には図示しない圧力調整部が接続されており、これにより処理容器１０内が所望の真空度に維持されるように構成されている。
下部電極４には、第１及び第２の基板載置面５１、５２の周囲を全周に亘って夫々囲むように、絶縁部材例えばアルミナ等の絶縁性セラミックスからなるリング部６が配置されている。このリング部６は、プラズマ発生空間に臨むように配置されているので、このリング部６を介してプラズマが下部電極４上の２枚の基板Ｇに夫々集束する。例えばリング部６が載置されたときのリング部６の上面は、第１及び第２の基板載置面５１、５２と揃うように構成され、下部電極４の上部の側面は全周に亘ってリング部６により囲まれることになる。リング部６は、図２に示すように、例えば長尺体である帯状部材６１〜６７を組み合わせて形成されている。
図２は下部電極４の平面図であり、第１及び第２の基板載置面５１、５２とリング部６を示している。基板（第１の基板載置面５１、第２の基板載置面５２）Ｇの四辺に沿って時計回りまたは反時計回りに周回する周回路で見たときに、周回する方向を前方と定義して説明する。第１の基板載置面５１の周囲には、反時計回りに周回する第１の周回路７１が形成され、この第１の周回路７１に沿って、帯状部材６１〜６４が、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置される。また、第２の基板載置面５２の周囲には、時計回りに周回する第２の周回路７２が形成され、この第２の周回路７２に沿って、帯状部材６４〜６７が、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置される。
帯状部材６４は、下部電極４の境界領域４４を形成する凹部４３内に配置されている。凹部４３と帯状部材６４とは、凹部４３内に帯状部材６４を配置したときに、凹部４３と帯状部材６４との隙間からプラズマが進入せず、帯状部材６４の表面の高さ位置が第１及び第２の基板載置面５１、５２と互いに揃うように、互いの形状を合わせて形成される。
これら帯状部材６１〜６７は熱により熱膨張し、長さ方向に伸びるので、各々長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられている。帯状部材６１〜６７の両端部のうち、伸び方向の前方側を一端側とし、被規制部が設けられる後部側を他端側とする。そして、前記他端側を規制端６１１、６２１、６３１、６４１、６５１、６６１、６７１、前記一端側を自由端６１２、６２２、６３２、６４２、６５２、６６２、６７２とする。また、境界領域４４に設けられた帯状部材６４を縦部材６４、縦部材６４が伸びる方向を縦方向とし、縦部材６４の規制端６４１において、側面が隣接する帯状部材６３、６７を横部材６３、６７とし、横部材６３、６７が伸びる方向を横方向とする。
こうして、第１の周回路７１を形成する帯状部材６１〜６４は、帯状部材６１〜６４の規制端６１１〜６４１の夫々の端面が、隣接する他の帯状部材６１〜６４の自由端６１２〜６４２の側面に当接する状態で 、互いに隣接する帯状部材が直交するように配置される。また、第２の周回路７２を形成する帯状部材６４〜６７は、帯状部材６４〜６７の規制端６４１〜６７１の夫々の端面が、隣接する他の帯状部材６４〜６７の自由端６４２〜６７２の側面に当接する状態で 、互いに隣接する帯状部材が直交するように配置される。この構成のリング部６のように互に隣接するリング部６の境界領域４４に共通の縦部材６４を備えた構成では、互に隣接するリング部の周回する方向は、互に逆向きとなる。
第１の周回路７１に設けられた横部材６３と、第２の周回路７２に設けられた横部材６７は、一直線上に配置されている。これら横部材６３の端面（自由端）６３２と、横部材６７の端面（自由端）６７２とは互いに対向し、これら端面の間には、これら横部材６３、６７の熱による伸びを吸収するための隙間６０が、境界領域４４の延長線上に形成されている。この例では、境界領域４４に設けられる縦部材６４は、第１の周回路７１及び第２の周回路７２の各々に対して共通化されており、隙間６０を介して、横部材６３の端面６３２及び横部材６７の端面６７２同士が対向するように配置されている。隙間６０が境界領域４４の延長線上に形成されるとは、縦部材６４の規制端６４１の幅の範囲内に隙間６０が形成されるということである。隙間６０の幅Ａは、横部材６３、６７の熱による伸びを考慮して形成される。
隙間６０近傍における横部材６３、６７の縦断側面図を図３に示す。この図に示すように、横部材６３、６７の互いに対向する端面６３２、６７２には夫々段部が形成され、各々の段部が組み合うように構成されている。具体的には、横部材６３の端面６３２は、上部６３３が横部材６７側に突出するように構成されると共に、横部材６７の端面６７２は、下部６７３が横部材６３側に突出するように構成される。そして、横部材６３の端面の上部６３３が横部材６７の端面の下部６７３の上に位置するように互いに組み合わせられる。これら横部材６３、６７の端面６３２、６７２同士の対向部には夫々隙間６０が形成される。従って、上方側から見ると、横部材６３と横部材６７との間の隙間６０の下方側には、横部材６７の端面の下部６７３があり、横部材６３、６７の下部側にある構造体の表面は露出しない状態となっている。
第１の電極体４１及び第２の電極体４２の周囲には、リング部６の下方側において、これら第１の電極体４１及び第２の電極体４２の側面を覆うように側部絶縁部材７３が配置されている。この側部絶縁部材７３は例えばアルミナ等の絶縁性のセラミックスやポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性の樹脂により、平面視四角形状のリング形状に形成されている。さらに、側部絶縁部材７３の周囲には、側部絶縁部材７３の側面を覆って下部電極４の側部の最も外側に位置する外側リング部７４が配置されている。この外側リング部７４は例えばリング部６と同じ材質により、平面視四角形状のリング形状に形成されており、この外側リング部７４の表面にリング部６の裏面側周縁部が載置される。側部絶縁部材７３の下面は絶縁部材４６にて支持されている。図１中４９は、シール部材をなすＯリングである。
続いて、リング部６の取り付け構造について、図２を参照して説明する。帯状部材６１〜６７は、夫々の規制端６１１〜６７１に設けられた規制用の孔部７５と、規制用の孔部７５の前方側に長さ方向に離間して設けられた支持用の孔部７６を有する。支持用の孔部７６は少なくとも１つ設けられるが、帯状部材６１〜６７の長さに応じて２つ又はそれ以上設けるようにしてもよい。規制用の孔部７５は帯状部材６１〜６７の規制端６１１〜６７１の長さ方向の移動を規制するための被規制部として機能するものであり、例えば規制用の孔部７５に垂直な断面において遊びが少なく、平面上における形状が真円状に形成される。
支持用の孔部７６は、帯状部材６１〜６７の自由端６１２〜６７２が長さ方向に変位自在にガイドされるための被ガイド部として機能するものであり、支持用の孔部７６に垂直な断面において長さ方向に遊びがあり、平面上における形状が両端が半円となる矩形に形成される。支持用の孔部７６における長径は、各帯状部材６１〜６７が熱膨張しても、支持用の孔部７６に装着される後述する支持ピンが帯状部材６１〜６７の熱膨張を規制しない程度の長さを有するように形成される。
各帯状部材６１〜６７の規制端６１１〜６７１は夫々規制用の孔部７５に装着された規制ピン７７によって、例えば側部絶縁部材７３の上面又は第１の電極体４１の上面に固定されている。さらに、帯状部材６１〜６７は、支持用の孔部７６に嵌まる支持ピン７８によって、夫々の帯状部材の自由端６１２〜６７２が、側部絶縁部材７３の上面又は第１の電極体４１の上面に対して変位自在に支持される。こうして、各帯状部材６１〜６７は規制端６１１〜６７１を起点にして長さ方向に沿って熱膨張又は熱収縮可能に支持されている。なお、これら規制用の孔部７５及び支持用の孔部７６の上部に、図示しない絶縁性のカバー部材を設け、規制ピン７７、支持ピン７８、孔部７５、７６がプラズマに曝されないように構成してもよい。また、規制用の孔部７５及び支持用の孔部７６を、各帯状部材６１〜６７の裏面側に座繰り穴として設けると共に、規制ピン７７及び支持ピン７８を側部絶縁部材７３側又は第１の電極体４１側に設けることにより、規制ピン７７、支持ピン７８、孔部７５、７６がプラズマに曝されないように構成してもよい。
プラズマ処理装置１には例えばコンピュータからなる制御部１００が設けられている。この制御部１００はプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、プログラムには制御部１００からプラズマ処理装置１の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることで基板Ｇに対してプラズマ処理を施すように命令が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの図示しない記憶部に格納されて制御部１００にインストールされる。
上述のプラズマ処理装置１では、先ずゲートバルブ１５を開いて処理室１２内へ図示しない搬送機構により例えば２枚の基板Ｇを横並びに保持して搬入し、下部電極４を昇降させて、第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２に対して、図示しない基板受け渡し機構を介して第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２上に２枚の基板Ｇを同時に載置し、これら基板Ｇを下部電極４に静電吸着させる。尚、外部の搬送機構により、基板Ｇを１枚ずつ搬入し、第１の基板載置面５１及び第２の基板載置面５２に対して、１枚ずつ基板Ｇを載置するようにしてもよい。次いで、ゲートバルブ１５を閉じ、処理ガス供給系２５からガス供給部２１のガス吐出孔２３を介して処理ガスを処理室１２内に供給すると共に、排気口１６から排気路１７を介して真空排気機構１８により処理室１２内を真空排気することにより、処理室１２内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。また、基板Ｇの裏面側には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、ガス供給路４１２を介してＨｅガスを供給する。
続いて、高周波電源３７から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ３に印加し、これにより誘電体窓２を介して処理室１２内に均一な誘導電界を形成し、この誘導電界により、処理室１２内で処理ガスをプラズマ化して高密度の誘導結合プラズマを生成させる。こうして、このプラズマにより、２枚の基板Ｇに対してプラズマ処理、例えば基板Ｇの所定の膜に対しプラズマエッチングが同時に行われる。このとき、高周波電源５５からバイアス用の高周波電力として、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を下部電極４に印加することにより、処理室１２内に生成されたプラズマ中のイオンが下部電極４側に引き寄せられ、垂直性の高いエッチング処理が進行していく。また、基板Ｇの周囲に設けられた絶縁部材よりなるリング部６によって、プラズマが基板Ｇ上に集中し、エッチング速度が向上する。
リング部６は、プラズマに曝されて加熱され、図４に模式的に示すように、リング部６を構成する帯状部材６１〜６７が熱膨張し、長さ方向に伸びる。図４において、帯状部材６１〜６７は、規制端６１１〜６７１を規制する規制ピン７７を起点として自由端６１２〜６７２方向に伸びており、自由端６１２〜６７２の先端位置は、熱膨張によって伸びた長さに相当する寸法だけ変位している。また、横部材６３、６７は互いに対向する端面６３２、６７２が互いに接近するように伸びるが、これらの伸び方向の間には隙間６０が形成されているので、この隙間６０により熱による伸びが吸収される。
このように、リング部６を構成する帯状部材６１〜６７は、熱膨張時の伸び方向の一端側（自由端６１２〜６７２）が開放されているか、または互に対向する横部材６３、６７間に熱による伸びを吸収するための隙間６０が形成されている。このため、帯状部材６１〜６７がプラズマ処理時に熱膨張しても、隣接する帯状部材６１〜６７同士が押圧し合って応力が発生し、リング部６が変形したり、破損したりするおそれがない。
また、横部材６３、６７間の隙間６０は境界領域４４の延長上に設けられ、下部電極４とは接触しない領域に形成されている。従って、隙間６０から見ると、下部電極４側には、縦部材６４の後端面（規制端）６４１が存在し、下部電極４が露出しない構造となっているので、プラズマ処理の開始時に、隙間６０にプラズマが進入したとしても、プラズマに下部電極４の側面が直接暴露されることが抑えられる。これにより、プラズマによって、下部電極４の上面と側面との角部において電界が集中し、下部電極４が異常放電を起こしたり、下部電極４表面の溶射膜４５が浸食されるエロージョンが発生して、溶射膜４５が絶縁性を保てなくなり、異常放電の発生リスクが高まるといったことを抑制できる。さらに、横部材６３、６７の互いに対向する端面６３２、６７２は、段部を組み合わせて形成しているので、隙間６０の下方側には横部材の一方が存在し、隙間６０にプラズマが進入しても、プラズマと下部側にある側部絶縁部材７３との接触が抑えられる。
ここで、図５のように、リング部６８を構成する帯状部材６８１〜６８５を配置する例について説明する。下部電極４の上部の側面の全周を囲むように設けられた帯状部材６８１〜６８４は、反時計回りに周回する周回路で見たときに、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置される。これら帯状部材６８１〜６８４の後部側（規制端側）には規制用の孔部（図示せず）と規制ピン６９１、規制ピン６９１から長さ方向に離隔した位置には、支持用の孔部６９２と支持ピン６９３が夫々設けられ、帯状部材６８１〜６８４が熱膨張したときには、自由端側が伸びるように構成されている。また、境界領域４４に配置される帯状部材６８５の規制端は、帯状部材６８３の中央領域の側面に接触し、その自由端と帯状部材６８１の側面との間には、帯状部材６８５の熱による伸びを吸収するための隙間６９が形成されている。
このような構成では、隙間６９から見ると、隙間６９の側方に第１の基板載置面５１をなす下部電極４と、第２の基板載置面５２をなす下部電極４が存在する。このため、隙間６９にプラズマが進入すると、プラズマが下部電極４と接触し、下部電極４の異常放電や、溶射膜４５のエロージョンが発生するリスクが高まる。
これに対して、上述の実施形態によれば、２枚の基板Ｇが載置される下部電極４の上部の側面を囲むようにリング部６を設けるにあたり、プラズマ処理時において、リング部６を構成する帯状部材６１〜６７が熱膨張しても、リング部６の変形や破損が抑制される。また、熱による伸びを吸収するために予め形成された隙間６０は、下部電極４とは接触しない位置に下部電極４が露出しないように構成されているので、プラズマによる下部電極４の異常放電や、溶射膜４５のエロージョンの発生を防止することができる。
続いて、他の実施形態のリング部８について、図６を参照して説明する。このリング部８は、第１の基板載置領域５０１の四辺に沿って設けられた帯状部材８１〜８４と、第２の基板載置領域５０２の四辺に沿って設けられた帯状部材８５〜８８と、を組み合わせて構成されている。帯状部材８１〜８４は、反時計回りに周回する周回路７１１で見たときに、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。また、帯状部材８５〜８８は、反時計回りに周回する周回路７１２で見たときに、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。
そして、第１及び第２の基板載置領域５０１、５０２の境界領域に設けられる帯状部材（縦部材）は、互に隣接する周回路７１１、７１２の各々に属する第１の縦部材８４及び第２の縦部材８６により構成されている。また、周回路７１１、７１２の各々に属しかつ一直線上に配置された帯状部材（横部材）８１、８５の間には、第１の縦部材８４が介在している。そして、横部材８５の端面（自由端）と第１の縦部材８４の前端部の側面との間には、横部材８５の熱による伸びを吸収するための第１の隙間８９１が形成されている。
さらに、周回路７１１、７１２の各々に属しかつ一直線上に配置された帯状部材（横部材）８３、８７の間には、第２の縦部材８６が介在している。そして、横部材８３の端面（自由端）と第２の縦部材８６の前端部の側面との間には、横部材８３の熱による伸びを吸収するための第２の隙間８９２が形成されている。これら第１及び第２の隙間８９１、８９２は、境界領域の延長線上に形成され、第１及び第２の隙間８９１、８９２から側方を見たときに、下部電極４が露出しないように構成されている。
各帯状部材８１〜８８の後部側には、各々被規制部をなす規制用孔部（図示せず）及び規制ピン８０１が設けられており、この規制ピン８０１よりも前方側には、被ガイド部をなす支持用孔部８０２及び支持ピン８０３が夫々設けられている。規制用孔部、規制ピン８０１、支持用孔部８０２、支持ピン８０３については、上述の実施の形態と同様に構成されている。各帯状部材８１〜８８は規制ピン８０１により長さ方向の移動が規制された状態で、熱により自由端側が伸びるように構成されている。この構成のリング部のように、互に隣接するリング部８の境界領域にリング部毎に縦部材を備えた構成では、互に隣接するリング部の周回する方向は、互に同じ向きとなる。
このような構成においても、２枚の基板Ｇが載置される下部電極４の上部の側面を囲むようにリング部８を設けるにあたり、プラズマ処理時において、リング部８を構成する帯状部材８１〜８８が熱膨張しても、リング部８の変形や破損が抑制される。また、熱による伸びを吸収するために予め形成された隙間８９１、８９２は、下部電極４と接触しない位置に、下部電極４が露出しないように構成されているので、プラズマによる下部電極４の異常放電やエロージョンの発生を防止することができる。また、この例において、第１及び第２の縦部材８４、８６を一体として形成すると、一体として形成された部材の第１の基板載置領域５０１側と第２の基板載置領域５０２側で伸び方向が相反するため、規制ピン８０１と接触する部分で縦部材が割れるおそれがある。
以上において、本発明は、下部電極４に３枚以上の基板を互いに間隔をおいて載置する場合にも適用できる。図７に示す例は、下部電極４の表面に第１〜第３の基板載置領域５１１、５１２、５１３を形成し、夫々の基板載置領域の間に設けられた境界領域に夫々共通の縦部材を配置する例である。第１の基板載置領域５１１の周囲には反時計回りの周回路が形成され、この周回路に沿って、帯状部材９１０〜９１３が、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。第２の基板載置領域５１２の周囲には時計回りの周回路が形成され、この周回路に沿って、帯状部材９１３〜９１６が、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。第３の基板載置領域５１３の周囲には反時計回りの周回路が形成され、この周回路に沿って、帯状部材９１５、９１７〜９１９が、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。
そして、縦部材９１３、９１５は、夫々互に隣接する周回路の各々に対して共通化されている。この構成のリング部のように互に隣接するリング部の境界領域に共通の縦部材を備えた構成では、互に隣接するリング部の周回する方向は、互に逆向きとなる。また、一直線上に配置された横部材９１２及び横部材９１６の間と、一直線上に配置された横部材９１４及び横部材９１９の間には、夫々横部材の熱による伸びを吸収するための第１の隙間９２１及び第２の隙間９２２が夫々形成されている。これら第１及び第２の隙間９２１、９２２は、夫々境界領域の延長線上に形成され、第１及び第２の隙間９２１、９２２から下部電極４が露出しないように構成されている。各帯状部材９１０〜９１９の後部側には、各々被規制部をなす規制用孔部（図示せず）及び規制ピン９２３が設けられている。また、この規制ピン９２３よりも前方側には、各々被ガイド部をなす支持用孔部９２４及び支持ピン９２５が設けられており、各帯状部材９１０〜９１９は規制ピン９２３により長さ方向の移動が規制された状態で、熱により自由端側が伸びるように構成されている。
この例の第１の隙間９２１及び第２の隙間９２２においても、上述の実施形態の隙間６０と同様に、夫々横部材９１２、９１６と、横部材９１４、９１９の互いの対向する端面同士は、各々の段部が組み合うように構成されている。こうして、第１の隙間９２１及び第２の隙間９２２を上方側から見ても、横部材９１２、９１６、横部材９１４、９１９の下部側にある構造体の表面は露出しない構造となっている。
また、図８に示す例は、下部電極４の表面に第１〜第３の基板載置領域５１１、５１２、５１３を形成し、夫々の基板載置領域の間に境界領域を設ける場合に、各々の境界領域に第１の縦部材及び第２の縦部材を配置する例である。第１〜第３の基板載置領域５１１〜５１３の周囲には夫々反時計回りの周回路が形成され、この周回路に沿って、帯状部材９３１〜９３４、帯状部材９４１〜９４４、帯状部材９５１〜９５４が、夫々前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように配置されている。
そして、第１及び第２の基板載置領域５１１、５１２の境界領域には、第１の縦部材９３４及び第２の縦部材９４２が設けられており、一直線上に配置された横部材９３１及び横部材９４１の間には、第１の縦部材９３４が介在している。そして、横部材９４１の端面(自由端)と第１の縦部材９３４との間には隙間９６１が形成されている。同様に、一直線上に配置された横部材９３３及び横部材９４３の間には、第２の縦部材９４２が介在している。そして、横部材９３３の端面（自由端）と第２の縦部材９４２との間には隙間９６２が形成されている。これら隙間９６１、９６２は、横部材の熱による伸びを吸収するためのものであり、境界領域の延長線上に設けられている。
また、第２及び第３の基板載置領域５１２、５１３の境界領域には、第１の縦部材９４４及び第２の縦部材９５２が設けられている。また、一直線上に配置された横部材９４１及び横部材９５１の間には、第１の縦部材９４４が介在している。そして、横部材９５１の端面（自由端）と第１の縦部材９４４との間には隙間９６３が形成されている。同様に、一直線上に配置された横部材９４３及び横部材９５３の間には、第２の縦部材９５２が介在している。そして、横部材９４３の端面（自由端）と第２の縦部材９５２との間には隙間９６４が形成されている。これら隙間９６３、９６４は、横部材の熱による伸びを吸収するためのものであり、境界領域の延長線上に設けられている。
この構成のリング部のように、互に隣接するリング部８の境界領域にリング部毎に縦部材を備えた構成では、互に隣接するリング部の周回する方向は、互に同じ向きとなる。各帯状部材の後部側には、各々被規制部をなす規制用孔部（図示せず）及び規制ピン９７１が設けられている。また、この規制ピン９７１よりも前方側には、被ガイド部をなす支持用孔部９７２及び支持ピン９７３が設けられており、各帯状部材は規制ピン９７１により長さ方向の移動が規制された状態で、熱により自由端側が伸びるように構成されている。
図７及び図８に示す構成においても、プラズマ処理時において、熱膨張によるリング部を構成する帯状部材同士の接触が抑制され、予め横部材の熱による伸びを吸収するために形成された隙間９６１〜９６４は、下部電極４から露出しない領域に設けられていることから、下部電極４の異常放電やエロージョンの発生を抑制することができる。
本実施の形態において、リング部は、絶縁性のセラミックス、例えばアルミナ、イットリア、窒化シリコン、石英などで構成される。また、ピンとしては、ステンレスピン、セラミックスピン、アルミピン等が用いられる。また、帯状部材の長さ方向の移動の規制はピンを用いたが、ピンの他、帯状部材の後端部の固定については、例えば、ねじ止めやクランプ等による圧接、帯状部材と側部絶縁部材との嵌め込み構造による固定などを用いることができる。さらに、自由端側の変位自在部分については帯状部材と側部絶縁部材との嵌め込み式のレール等により一方向に変位を制限することにできるガイド部材などを用いてもよい。
ここで、処理室１２の底部に下部電極４を配置する手法は、図１に示す、昇降自在な支柱４７によって支持された絶縁部材４６を介して設ける場合に限定されない。例えば金属製の処理容器１０により構成される処理室１２の底面に、絶縁部材からなる支持台を固定配置し、この上に下部電極４を設けてもよい。この場合、外部の搬送機構との間での基板Ｇの受け渡しは、第１及び第２の基板載置面５１、５２に対して突没可能に受け渡しピンを昇降させる駆動機構を備えた基板受け渡し機構を用いて行われる。
なお、処理容器１０にて形成されるプラズマは、誘導結合プラズマを形成する高周波アンテナ３、誘電体窓２を備える場合に限定されるものではない。誘電体窓２ではなく非磁性の金属、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成された金属壁（金属窓）を介して高周波アンテナ３が設けられた場合についても適用できる。この場合、処理ガスは、ガス供給部２１からではなく金属壁にガスシャワー機構を設けて供給してもよい。さらに、下部電極４と金属製のガス供給部との間に容量結合プラズマを形成する構成を採用してもよい。
本発明のプラズマ処理装置を用いて実施されるプラズマ処理の種類は、既述のエッチング処理やアッシング処理に限定されるものではなく、基板Ｇに対する成膜処理であってもよい。また、基板Ｇの種類についても既述のＧ６ハーフ基板の例に限定されず、他のサイズの矩形基板であってもよい。さらにまた、ＦＰＤ用の矩形基板に限らず、太陽電池等の他の用途の矩形基板を処理する場合にも適用可能である。
Claims (3)
- 少なくとも上部の側面が全周に亘って絶縁部材からなるリング部により囲まれた下部電極の上に四角形の基板を載置し、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部の一方は、基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
互に隣接する前記リング部の他方は、基板の四辺に沿って反時計回りに周回する周回路で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の周回路の各々に対して共通化され、
前記縦部材の後端面にその前端部の側面が各々接触している、前記リング部の一方に属する横部材と前記リング部の他方に属する横部材との間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 少なくとも上部の側面が全周に亘って絶縁部材からなるリング部により囲まれた下部電極の上に四角形の基板を載置し、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記下部電極は、複数枚の基板が間隔をおいて横並びに載置されかつ各基板がリング部毎に載置されるように構成され、
互に隣接する前記リング部は、いずれも基板の四辺に沿って時計回りに周回する周回路及び反時計回りに周回する周回路の一方で見たときに、前記周回する方向を前方と定義すると、前方側の帯状部材の後端面に後方側の帯状部材の前端部の側面が接触する関係になるように四辺を形成する帯状部材により構成され、
前記リング部を構成する各帯状部材は、長さ方向の移動が規制される被規制部がその後部側に設けられ、
互に隣接する基板に対応する下部電極同士の間である境界領域が伸びる方向を縦方向と定義し、前記境界領域に設けられる帯状部材を縦部材と定義し、横方向に伸びる帯状部材を横部材と定義すると、
前記境界領域に設けられる縦部材は、前記互に隣接するリング部の一方の周回路及び他方の周回路に夫々属する一方の縦部材及び他方の縦部材により構成され、
前記一方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記他方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、横部材の熱による伸びを吸収するための隙間が形成され、
前記他方の縦部材の前端部の側面と、当該側面と対向し、前記一方のリング部の周回路に属する横部材の前端面と、の間には、前記隙間が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記帯状部材における被規制部よりも前方側には、当該帯状部材が長さ方向にガイドされるための被ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
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