JP2020004534A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理室内に飛散するパーティクルを低減する。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理室と、第１の部材と、第２の部材とを備える。処理室は、プラズマを発生させる処理空間を画成し、プラズマにより処理空間内に収容された被処理体を処理する。第１の部材は、処理空間に面する第１の面を有し、処理室内に配置される。第２の部材は、処理空間に面する第２の面であって、第１の面を含む平面または曲面に交差する平面または曲面に含まれる第２の面を有し、第１の部材よりも処理空間側の処理室内に配置される。第１の部材および第２の部材の断面において、第１の面を含む平面または曲面と第２の面を含む平面または曲面との交点付近の第１の部材と第２の部材との間には空隙が形成されている。【選択図】図８
Description
本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置に関する。
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程では、処理室内において、処理ガスのプラズマを用いてガラス基板にエッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理が行われる。このようなプラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの種々のプラズマ処理装置が用いられる。
プラズマ処理では、プラズマ中の粒子により、処理室内の部材の表面に反応副生成物（以下、デポと記載する）が付着する場合がある。処理室内の部材の表面に付着したデポが厚くなると、処理室内の部材の表面からデポが剥離し、パーティクルとなって処理室内の空間に飛散する場合がある。処理室内の空間に飛散したパーティクルがガラス基板に付着すると、ガラス基板の不良の原因となる。
そこで、処理室内の部材の表面から剥離する程にデポが厚くなる前に、処理室内の部材の表面からデポを除去するためのクリーニングが行われる。
ところで、ガラス基板や処理室内の部材の温度は、処理レシピに規定された所定の温度プロファイルに基づいて制御される。また、処理室内には、熱膨張率が異なる２つの部材が近接して配置される場合がある。このような場合、処理室内の部材の温度が変化すると、熱膨張および熱収縮により２つの部材の端部の変位量が異なることがある。そのような２つの部材にデポがブリッジしていると、温度変化により、２つの部材の端部にブリッジしているデポが剥がれやすい。そのため、処理室内の部材の表面にデポがそれほど厚く積層されていない場合であっても、剥離したデポがパーティクルとなって処理室内に飛散する場合がある。そのため、クリーニングの周期を短くすることが必要になり、プロセスのスループットが低くなってしまう。
本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、処理室と、第１の部材と、第２の部材とを備える。処理室は、プラズマを発生させる処理空間を画成し、プラズマにより処理空間内に収容された被処理体を処理する。第１の部材は、処理空間に面する第１の面を有する。第２の部材は、処理空間に面する第２の面であって、第１の面を含む平面または曲面に交差する平面または曲面に含まれる第２の面を有し、第１の部材よりも処理空間側の処理室内に配置される。第１の部材および第２の部材の断面において、第１の面を含む平面または曲面と第２の面を含む平面または曲面との交点付近の第１の部材と第２の部材との間には空隙が形成されている。
本開示の種々の側面および実施形態によれば、処理室内に飛散するパーティクルを低減することができる。
以下に、開示されるプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。
［プラズマ処理装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、プラズマ源として誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を用いる。本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、基板Ｇと記載する）上に薄膜トランジスタを形成する際の金属膜等の成膜処理、金属膜等のエッチング処理、レジスト膜のアッシング処理等の各種プラズマ処理に用いることができる。基板Ｇは、被処理体の一例である。ここで、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）などが例示される。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、プラズマ源として誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を用いる。本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、基板Ｇと記載する）上に薄膜トランジスタを形成する際の金属膜等の成膜処理、金属膜等のエッチング処理、レジスト膜のアッシング処理等の各種プラズマ処理に用いることができる。基板Ｇは、被処理体の一例である。ここで、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）などが例示される。
プラズマ処理装置１は、例えば図１に示されるように、例えば内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の導電性の材料により構成された角筒形状の容器本体１０を備える。容器本体１０は、電気的に接地されている。容器本体１０の上面には、開口が形成されており、この開口は、矩形状の窓部材３によって気密に塞がれている。窓部材３は、容器本体１０と電気的に絶縁されている。容器本体１０および窓部材３によって囲まれた空間は処理室１００であり、窓部材３の上方側の空間はアンテナ５が配置されるアンテナ室５０である。処理室１００は、プラズマを発生させる処理空間Ｓを画成する。処理室１００の側壁には、基板Ｇを搬入および搬出するための開口１０１が形成されており、開口１０１は、ゲートバルブ１０２によって開閉可能となっている。
処理室１００の下部側には、窓部材３と対向するように、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、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の導電性の材料により構成されている。載置台１３に載置された基板Ｇは、図示しない静電チャックにより吸着保持される。載置台１３は、絶縁体枠１４によって支持され、絶縁体枠１４は、容器本体１０の底面に支持されている。
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、例えば周波数が３．２ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を載置台１３に供給する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理空間Ｓ内に生成されたプラズマ中のイオンが基板Ｇに引き込まれる。なお、図１では、図示が省略されているが、載置台１３内には、ヒータ等などの加熱手段や冷媒流路等の冷却手段等の温度制御機構、温度センサ、基板Ｇの裏面に熱伝達用のガスを供給するためのガス流路等が設けられている。
また、容器本体１０の底面には、排気口１０３が形成されており、排気口１０３には真空ポンプ等を含む排気装置１２が接続されている。処理室１００の内部は、排気装置１２によって所定の圧力まで真空排気される。
ここで、図１に加えて、さらに図２を参照する。図２は、窓部材３の一例を示す平面図である。容器本体１０の側壁の上面側には、アルミニウム等の金属から構成された矩形状の金属枠１１が設けられている。容器本体１０と金属枠１１との間には、処理室１００を気密に保つためのシール部材１１０が設けられている。
また、本実施形態における窓部材３は、例えば図２に示されるように、複数の部分窓３０に分割されている。これらの部分窓３０が金属枠１１の内側に配置され、全体として矩形状の窓部材３が構成される。各部分窓３０は、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金等の非磁性体で導電性の金属により構成される。
図１および図２に加えて、さらに図５を参照する。各部分窓３０は処理ガス供給用のシャワーヘッドの機能を兼ねている。各部分窓３０は、例えば図５に示されるように、窓部材本体３０３およびシャワープレート３０５を有する。窓部材本体３０３は、上方からシャワープレート３０５を支持する。窓部材本体３０３とシャワープレート３０５との間には、処理ガスを拡散させるための拡散室３０１が形成されている。シャワープレート３０５には、シャワープレート３０５を厚さ方向に貫通し、処理室１００内に処理ガスを供給するための複数の供給穴３０２が形成されている。シャワープレート３０５は、金属製のねじ２０１によって拡散室３０１を構成する凹部の外側の領域の下面側に締結されている。
また、各部分窓３０の処理空間Ｓ側の面、即ち、シャワープレート３０５の下面には、部分窓３０の耐プラズマ性を向上させるために、セラミックス等による溶射加工が施されている。セラミックス溶射が施されることにより、シャワープレート３０５の下面が粗くなり、プラズマ処理により処理空間Ｓ内に発生したデポの密着性も向上する。これにより、シャワープレート３０５の下面に付着したデポが剥がれて処理空間Ｓ内に飛散することを防止することができる。なお、デポの密着性の向上を目的とする粗面加工としては、溶射加工以外にブラスト加工やレーザー加工が用いられてもよい。
図１に戻って説明を続ける。各部分窓３０の拡散室３０１は、ガス供給管４１を介してガス供給部４２に接続されている。ガス供給部４２は、ガス供給管４１を介して、既述の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理等に必要な処理ガスを、各部分窓３０内の拡散室３０１に供給する。なお、図１では、図示の便宜上、１つの部分窓３０の拡散室３０１にガス供給部４２が接続されているが、実際には各部分窓３０の拡散室３０１に、ガス供給管４１を介してガス供給部４２が接続されている。
また、各部分窓３０の例えば窓部材本体３０３内には、温度調節用の流体を通流させるための流路３０７が形成されている。この流路３０７は、図示しない流体供給部に接続されており、流路３０７内には、流体供給部によって温度制御された流体が循環供給される。これにより、各部分窓３０を個別に所定の温度となるように制御することができる。
各部分窓３０は、絶縁部材３１によって金属枠１１、その下方側の容器本体１０、および、隣接する他の部分窓３０から電気的に絶縁される。絶縁部材３１は、例えば図５に示されるように、隣接する部分窓３０の間の隙間に嵌合する縦断面形状を有し、各部分窓３０の対向する側面に形成された段部（図５の例では窓部材本体３０３の側壁面から突出したシャワープレート３０５）によって支持されている。
窓部材３における処理空間Ｓ側の面には、カバー部材２０を構成する部分カバー２が配置されており、部分カバー２の上側に絶縁部材３１が配置されている。そのため、例えば図２に示されるように、処理空間Ｓ側から見た場合には、絶縁部材３１はカバー部材２０に覆われており見えない。
本実施形態において、絶縁部材３１は、例えばＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂である。ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂は、アルミナ等のセラミックスよりも耐プラズマ性が低い。また、フッ素樹脂は、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングを行うことが困難である。そのため、絶縁部材３１は、セラミックス等により構成された部分カバー２によって、処理空間Ｓ内で発生するプラズマから保護されている。
また、例えば図１に示されるように、窓部材３の上方側には天板部６１が配置され、この天板部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。アンテナ室５０は、窓部材３、側壁部６３、および天板部６１によって囲まれた空間であり、アンテナ室５０の内部には、部分窓３０に面するようにアンテナ５が配置されている。
アンテナ５は、例えば、図示しない絶縁部材からなるスペーサを介して部分窓３０から離間して配置されている。アンテナ５は、各部分窓３０に対応する面内で、矩形状の窓部材３の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成されている。なお、アンテナ５の形状は、渦巻に限定されるものではない。アンテナ５は、例えば、一本または複数のアンテナ線が環状に形成された環状アンテナであってもよく、角度をずらしながら複数のアンテナ線が巻きまわされ、全体が渦巻状となるように構成された多重アンテナであってもよい。アンテナ５の構造は、窓部材３や窓部材３を構成する各部分窓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配置される構成であれば、どのような構成であってもよい。
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。アンテナ５には、第１の高周波電源５１２から整合器５１１を介して、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、プラズマ処理の間、各部分窓３０の表面に渦電流が誘起され、この渦電流によって処理空間Ｓ内に誘導電界が形成され、この誘導電界によって、供給穴３０２から処理空間Ｓ内に吐出された処理ガスがプラズマ化される。
プラズマ処理装置１は、制御部８を備える。制御部８は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、入出力インターフェイスを介してプラズマ処理装置１の各部を制御する。
［カバー部材２０の詳細な構造］
以下、図２〜図１０を参照しながらカバー部材２０の具体的な構成について説明する。部分窓３０は、例えば図２に示されるように、必要に応じて種々の形状に分割される。これらの部分窓３０の分割形状に応じて、金属枠１１と部分窓３０との間、および隣り合う部分窓３０同士の間に配置される絶縁部材３１は、その配置領域の形状が複雑になる。カバー部材２０は、これらの絶縁部材３１の処理空間Ｓ側の全ての面を覆う必要があるが、一体に形成されたカバー部材２０によってこのような複雑な形状の領域を覆うことは困難である。
以下、図２〜図１０を参照しながらカバー部材２０の具体的な構成について説明する。部分窓３０は、例えば図２に示されるように、必要に応じて種々の形状に分割される。これらの部分窓３０の分割形状に応じて、金属枠１１と部分窓３０との間、および隣り合う部分窓３０同士の間に配置される絶縁部材３１は、その配置領域の形状が複雑になる。カバー部材２０は、これらの絶縁部材３１の処理空間Ｓ側の全ての面を覆う必要があるが、一体に形成されたカバー部材２０によってこのような複雑な形状の領域を覆うことは困難である。
そこで、本実施形態のカバー部材２０は、複数の部分カバー２に分割されている。各部分カバー２は、例えば細長い平板状の形状を有し、アルミナ等のセラミックスによって構成される。これらの複数の部分カバー２を並べて絶縁部材３１の配置領域を覆うカバー部材２０が構成されている。
なお、複数の部分カバー２を並べただけでは、隣接する部分カバー２同士の間には隙間が形成されてしまう。このような隙間は、プラズマ処理時の温度上昇に伴う部分カバー２の膨張によって開口幅が大きくなり、ここからプラズマが進入することにより絶縁部材３１が損傷する場合がある。
そこで、本実施形態では、隣接する部分カバー２同士の間に形成された隙間に、当該隙間を処理空間Ｓから覆うための隙間カバー２１が設けられている。図２では、例えば破線で囲まれた領域（i）〜（iii）に隙間カバー２１が設けられている。
図３は、カバー部材２０が外された状態における領域（ｉ）付近の窓部材３の一例を示す拡大平面図である。図４は、領域（ｉ）付近の窓部材３に設けられているカバー部材２０の一例を示す拡大平面図である。領域（ｉ）付近の窓部材３には、例えば図３に示されるように、部分窓３０ａ、部分窓３０ｂ、部分窓３０ｃ、絶縁部材３１ａ、および絶縁部材３１ｂが配置されている。
図３には、カバー部材２０の部分カバー２が配置される位置が破線で示されている。領域（ｉ）付近の窓部材３には、例えば図４に示されるように、部分カバー２ａ、部分カバー２ｂ、部分カバー２ｃ、および隙間カバー２１ａが配置されている。図３および図４におけるＡ−Ａ’断面が図５に示されており、Ｂ−Ｂ’断面が図６に示されており、Ｃ−Ｃ’断面が図７に示されている。なお、部分カバー２、部分窓３０、および絶縁部材３１には、配置位置に応じた添え字（例えば「ａ」等）が付加されている。ただし、部分カバー２、部分窓３０、および絶縁部材３１を、配置位置に関わらず総称する場合、添え字を付さずに記載することとする。
領域（ｉ）においては、例えば図３に示されるように、隣接する部分窓３０ａ〜３０ｃの隙間に嵌合するように、処理空間Ｓから見てＴ字状に絶縁部材３１ａおよび３１ｂが配置されている。また、領域（ｉ）では、例えば図３および図４に示されるように、絶縁部材３１ａおよび３１ｂが配置されている領域に沿って、３つの部分カバー２ａ〜２ｃが配置されている。
また、例えば図４、図６、および図７に示されるように、部分カバー２ａと２ｂとの間の隙間、および、部分カバー２ａと２ｃとの間の隙間の領域は、アルミナ等のセラミックスによって構成された隙間カバー２１ａによって処理空間Ｓ側から覆われている。隙間カバー２１ａは、例えば図７に示されるように、多段ヘッドを有する金属製のねじ２０２によって部分窓３０ａの下面側に締結されている。これにより、隙間カバー２１ａと部分窓３０ａとの間に配置されている部分カバー２ａ〜２ｃも、部分窓３０ａに固定される。
金属製のねじ２０２のヘッド部は、例えば図７に示されるように、隙間カバー２１の下面から処理空間Ｓ側へと突出しているが、このヘッド部は、セラミックス製のねじカバー２２によって覆われている。図２に例示された領域（ii）および（iii）においても同様に、隣接する部分カバー２間の隙間が隙間カバー２１によって覆われている。
なお、基板Ｇに対向する窓部材３の下面の領域３００の外側に領域においては、例えば図２の領域（iv）および（v）のように、隣接する部分カバー２間の隙間が隙間カバー２１によって覆われていなくてもよい。ただし、図２の領域（iv）および（v）では、断面視において複数の部分カバー２がオーバーラップすることにより、複数の部分カバー２の間の隙間を介して処理空間Ｓから絶縁部材３１が見えないようになっている。
上記のように構成されたプラズマ処理装置１は、制御部８の制御によって、以下のように動作する。即ち、ゲートバルブ１０２が開かれ、プラズマ処理装置１に隣接する図示しない真空搬送室から図示しない搬送機構により、開口１０１を介して処理空間Ｓ内に基板Ｇが搬入される。そして、載置台１３上に基板Ｇが載置され、図示しない静電チャックにより基板Ｇが固定される。そして、搬送機構が処理空間Ｓから退避し、ゲートバルブ１０２が閉じられる。そして、各部分窓３０の流路３０７に供給される温調流体によって、各部分窓３０は、予め設定された温度に調節される。
次に、ガス供給部４２から、各部分窓３０の拡散室３０１を介して処理空間Ｓ内に処理ガスが供給され、排気装置１２より処理空間Ｓ内の真空排気が行われる。これにより、処理空間Ｓ内の圧力が、例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に調節される。また、基板Ｇの裏面側には、Ｈｅガス等の熱伝達用のガスが供給される。
次に、第１の高周波電源５１２からアンテナ５に高周波電力が印加され、窓部材３を介して処理空間Ｓ内に誘導電界が生成される。処理空間Ｓ内生成された誘導電界により、処理空間Ｓ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。そして、第２の高周波電源１５２から載置台１３に印加されたバイアス用の高周波電力により、プラズマ中のイオンが基板Ｇに向けて引き込まれ、基板Ｇのプラズマ処理が行われる。
そして、予め設定した時間プラズマ処理が実行された後、第１の高周波電源５１２および第２の高周波電源１５２からの電力供給が停止し、ガス供給部４２からの処理ガス供給が停止する。そして、排気装置１２による処理空間Ｓ内の真空排気が停止し、搬入時とは反対の順序で基板Ｇが処理室１００内から搬出される。
ここで、プラズマ処理装置１によってプラズマ処理が行われると、処理室１００内の部材の表面にはデポが堆積する。処理室１００内の部材の表面に付着したデポが厚くなると、処理室１００内の部材の表面からデポが剥離し、パーティクルとなって処理室１００内の処理空間Ｓに飛散する場合がある。処理空間Ｓ内に飛散したパーティクルが基板Ｇに付着すると、基板Ｇの不良の原因となる。そのため、処理室１００内の部材の表面から剥離する程にデポが厚くなる前に、処理室１００内の部材の表面からデポを除去するためのクリーニングが行われる。
ところで、基板Ｇや処理室１００処理室内の部材の温度は、処理レシピに規定された所定の温度プロファイルに基づいて制御される。また、処理室１００内には、熱膨張率が異なる２つの部材が近接して配置される場合がある。このような場合、処理室１００内の部材の温度が変化すると、熱膨張および熱収縮により２つの部材の端部の変位量が異なることがある。そのような２つの部材にデポがブリッジしていると、温度変化により、２つの部材の端部にブリッジしているデポが剥がれやすい。そのため、処理室１００内の部材の表面にデポがそれほど厚く積層されていない場合であっても、剥離したデポがパーティクルとなって処理室１００内に飛散する場合がある。そのため、クリーニングの周期を短くすることが必要になり、プロセスのスループットが低くなってしまう。
そこで、本実施形態では、２つの部材の境界付近に空隙が設けられる。これにより、２つの部材の境界付近のデポが空隙内に分散し、２つの部材の境界付近におけるデポの濃度が薄くなる、そのため、２つの部材の境界付近にデポがブリッジすることを抑制することができる。そのため、熱膨張率が異なる２つの部材が近接して配置された場合であっても、デポの剥がれを抑制することができる。これにより、クリーニングの周期を長くすることができ、プロセスのスループットを向上させることができる。
［部分カバー２ａの詳細］
図８は、部分カバー２ａに形成された空隙２００周辺の窓部材３の構造の一例を示す拡大断面図である。シャワープレート３０５に近接して配置されている部分カバー２ａにおいて、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの境界付近には、例えば図８に示されるように、空隙２００が形成されている。シャワープレート３０５の下面３０５１は、処理空間Ｓに面している。また、部分カバー２ａは、処理室１００内においてシャワープレート３０５よりも処理空間Ｓ側に配置された部材であり、部分カバー２ａの下面２４が処理空間Ｓに面している。
図８は、部分カバー２ａに形成された空隙２００周辺の窓部材３の構造の一例を示す拡大断面図である。シャワープレート３０５に近接して配置されている部分カバー２ａにおいて、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの境界付近には、例えば図８に示されるように、空隙２００が形成されている。シャワープレート３０５の下面３０５１は、処理空間Ｓに面している。また、部分カバー２ａは、処理室１００内においてシャワープレート３０５よりも処理空間Ｓ側に配置された部材であり、部分カバー２ａの下面２４が処理空間Ｓに面している。
部分カバー２ａの側面２３は、プラズマが生成される処理空間Ｓに面し、シャワープレート３０５の下面３０５１を含む平面または曲面に交差する平面または曲面に含まれる。図８の例では、シャワープレート３０５を含む窓部材３は、第１の部材に相当し、部分カバー２ａは、第２の部材および第１のカバー部材に相当する。また、図８の例では、シャワープレート３０５の下面３０５１は、第１の面に相当し、部分カバー２ａの側面２３は、第２の面に相当する。
図８に例示された断面において、シャワープレート３０５の下面３０５１を含む平面または曲面と、部分カバー２ａの側面２３を含む平面または曲面とは、交点３０５２において交差する。空隙２００は、例えば図８に示されるように、シャワープレート３０５および部分カバー２ａの断面において、交点３０５２付近のシャワープレート３０５と部分カバー２ａとの間に、下面３０５１に沿って形成されている。本実施形態において、空隙２００の幅Ｗは、例えば０．５ｍｍ、空隙２００の深さＤは、例えば２ｍｍである。また、本実施形態において、部分カバー２ａの厚さは、例えば３ｍｍである。
シャワープレート３０５は、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金等により構成されており、部分カバー２ａは、例えばアルミナ等のセラミックスにより構成されている。そのため、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとは熱膨張率が異なる。
プラズマ処理が行われると、シャワープレート３０５の下面３０５１、部分カバー２ａの側面２３、部分カバー２ａの下面２４には、デポが堆積する。ここで、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２ａの側面２３との境界付近に空隙２００が形成されていない場合、シャワープレート３０５の下面３０５１に付着したデポ７０と、部分カバー２ａの側面２３に付着したデポ７０とがブリッジする。そして、処理室１００内の部材の温度が変化すると、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２ａの側面２３との境界付近において、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとが異なる変位量で熱膨張または熱収縮する。これにより、例えば図９の比較例に示されるように、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２ａの側面２３との境界にブリッジしていたデポ７０が剥がれてパーティクル７１となって処理空間Ｓ内に飛散する。
これに対し、本実施形態の窓部材３では、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２ａの側面２３との境界付近には、空隙２００が形成されている。これにより、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２ａの側面２３との境界付近のデポが空隙２００内に分散し、空隙２００内におけるデポの濃度が薄くなる。そのため、空隙２００内の面に付着するデポ７０の厚さは、例えば図１０に示されるように、シャワープレート３０５の下面３０５１および部分カバー２ａの側面２３に付着するデポ７０の厚さよりも薄くなる。そのため、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの間にデポ７０がブリッジし難くなる。また、空隙２００内の面に付着するデポ７０が少ないため、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの間にデポ７０がブリッジしたとしても、ブリッジしたデポ７０の温度変化による剥がれが起り難くなる。
さらに、本実施形態では、部分カバー２ａにおいて、シャワープレート３０５の下面３０５１に沿う方向に空隙２００が形成されている。そのため、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの間にブリッジしたデポ７０が温度変化により剥がれたとしても、空隙２００内に留まるため、デポ７０がパーティクル７１となって処理空間Ｓ内に飛散することを防止することができる。
なお、シャワープレート３０５の下面３０５１、部分カバー２ａの側面２３、および部分カバー２ａの下面２４には、例えば図１０に示されるようにデポ７０が付着し、プラズマ処理が繰り返されると、デポ７０が厚くなり、デポ７０が剥がれやすくなる。そのため、シャワープレート３０５の下面３０５１、部分カバー２ａの側面２３、および部分カバー２ａの下面２４には、デポ７０の密着性を高めるために表面を粗くする粗面加工が施されることが好ましい。粗面加工としては、例えば溶射加工、ブラスト加工、またはレーザー加工等が挙げられる。
ここで、シャワープレート３０５の下面３０５１および部分カバー２ａの下面２４に付着したデポは、処理空間Ｓに生成されたプラズマによって多少エッチングされる。しかし、部分カバー２ａの側面２３に付着したデポは、シャワープレート３０５の下面３０５１および部分カバー２ａの下面２４に付着したデポよりもプラズマによってエッチングされ難い。そのため、部分カバー２ａの側面２３に付着したデポの成長速度は、シャワープレート３０５の下面３０５１および部分カバー２ａの下面２４に付着したデポの成長速度よりも速い。従って、部分カバー２ａの側面２３におけるデポの密着性を高めることが、パーティクルを抑制するという観点、および、クリーニング周期を長くするという観点では重要である。
なお、例えば図６に示されたように、本実施形態では、部分カバー２ｂと隙間カバー２１ａとの境界付近、および、部分カバー２ｃと隙間カバー２１ａとの境界付近にも、それぞれ空隙２００が形成されている。隙間カバー２１ａは、第２のカバー部材に相当する。
部分カバー２ｂ、部分カバー２ｃ、および隙間カバー２１ａは、いずれも例えばアルミナ等のセラミックスにより構成されているため、部分カバー２ｂ、部分カバー２ｃ、および隙間カバー２１ａの熱膨張率は等しい。しかし、部分カバー２ｂ、部分カバー２ｃ、および隙間カバー２１ａは、それぞれ形状および大きさが異なり、固定されている位置も異なる。そのため、温度変化により、境界付近において、部分カバー２ｂと隙間カバー２１ａとで変位量が異なる場合がある。温度変化による変位量が異なると、境界付近において部分カバー２ｂと隙間カバー２１ａとの間にブリッジしているデポが剥がれやすい。部分カバー２ｃと隙間カバー２１ａとの関係についても同様である。そこで、本実施形態では、熱膨張率が等しい部材であっても、部材が重なっている箇所には、境界付近に空隙２００が設けられる。これにより、パーティクルの発生を抑制することができる。なお、部分カバー２ｂ、部分カバー２ｃ、および隙間カバー２１ａの下面および側面は、デポの密着性を高めるために、例えば溶射加工、ブラスト加工、またはレーザー加工等の粗面加工が施されることが好ましい。
また、例えば図７に示されたように、本実施形態では、シャワープレート３０５と部分カバー２ｃとの境界付近、および、部分カバー２ｃと隙間カバー２１ａとの境界付近に加えて、隙間カバー２１ａとねじカバー２２との境界付近にも空隙２００が形成されている。図７の例においても、隙間カバー２１ａとねじカバー２２との境界にブリッジしたデポがパーティクルとなって飛散することを抑制することができる。なお、隙間カバー２１ａおよび隙間カバー２１の下面および側面は、デポの密着性を高めるために、例えば溶射加工、ブラスト加工、またはレーザー加工等の粗面加工が施されることが好ましい。
以上、プラズマ処理装置１の一実施形態について説明した。本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、処理室１００と、第１の部材の一例である窓部材３に含まれるシャワープレート３０５と、第２の部材の一例である部分カバー２とを備える。処理室１００は、プラズマを発生させる処理空間Ｓを画成し、プラズマにより処理室１００内に収容された基板Ｇを処理する。シャワープレート３０５は、処理空間Ｓに面する下面３０５１を有する。部分カバー２は、処理空間Ｓに面する側面２３であって、シャワープレート３０５の下面３０５１を含む平面または曲面に交差する平面または曲面に含まれる側面２３を有し、シャワープレート３０５よりも処理空間Ｓ側の処理室１００に配置される。シャワープレート３０５および部分カバー２の断面において、下面３０５１を含む平面または曲面と側面２３を含む平面または曲面との交点３０５２付近のシャワープレート３０５と部分カバー２との間には、空隙２００が形成されている。これにより、処理室１００内に飛散するパーティクルを低減することができる。
また、上記した実施形態において、シャワープレート３０５と部分カバー２とは、熱膨張率が異なる材料により構成されている。シャワープレート３０５と部分カバー２との間には空隙２００が形成されているため、シャワープレート３０５と部分カバー２との間にデポがブリッジし難い。そのため、シャワープレート３０５と部分カバー２とが熱膨張率が異なる材料により構成されており、温度変化により、境界付近において、第１の部材の変位量と第２の部材の変位量とが異なる場合であっても、デポが剥がれ難い。
また、上記した実施形態において、シャワープレート３０５の下面３０５１と部分カバー２の側面２３とは、ブラスト加工、溶射加工、またはレーザー加工等の粗面加工が施されている。これにより、シャワープレート３０５の下面３０５１および部分カバー２の側面２３に付着したデポの密着性を向上させることができ、デポの剥がれを抑制することができる。
また、上記した実施形態において、プラズマ処理装置１は、部分カバー２よりも処理空間Ｓ側に配置され、隣接する部分カバー２の境界を覆う第２のカバー部材の一例である隙間カバー２１を有する。部分カバー２と隙間カバー２１との間には、隙間カバー２１を囲むように空隙が形成されている。これにより、部分カバー２と隙間カバー２１との間にデポがブリッジすることを抑制することができ、処理室１００内に飛散するパーティクルを低減することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、シャワープレート３０５の下面３０５１に配置される部分カバー２ａの側面２３は、例えば図１１の変形例１に示されるように、部分窓３０の主要な面であるシャワープレート３０５の下面３０５１に対して傾斜していてもよい。これにより、部分カバー２ａの側面２３に付着したデポが処理空間Ｓ内に生成されたプラズマによってエッチングされやすくなり、側面２３に付着したデポの成長を抑制することができる。また、部分カバー２ａの側面２３が傾斜していることにより、部分カバー２ａの側面２３および下面２４に対して同じ方向からブラスト加工、溶射加工、またはレーザー加工等の粗面加工を施すことができる。これにより、粗面加工を行う際の作業時間を短縮することができる。なお、シャワープレート３０５の下面３０５１に対する部分カバー２ａの側面２３の傾斜角度θは、加工の作業時間短縮の観点では、例えば３０°から６０°の範囲内の角度であることが好ましい。また、部分カバー２ａの側面２３の傾斜角度θは、例えば４５°であることがより好ましい。
隙間カバー２１の側面においても、部分カバー２の下面に対して傾斜角度θで傾斜していることが好ましい。また、ねじカバー２２の側面においても、隙間カバー２１の下面に対して傾斜角度θで傾斜していることが好ましい。これにより、隙間カバー２１およびねじカバー２２における粗面加工を行う際の作業時間を短縮することができる。
また、上記した実施形態では、空隙２００は、シャワープレート３０５および部分カバー２の断面において、矩形状であるが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１２の変形例２に示されるように、空隙２００は、開口部の幅Ｗ１よりも奥側の幅Ｗ２が広い形状の空隙２００ａであってもよい。あるいは、例えば図１３の変形例３に示されるように、空隙２００は、幅Ｗ１の開口部から奥側に進むに従って幅Ｗ２まで徐々に広くなる形状の空隙２００ｂであってもよい。部分カバー２ａの下面と隙間カバー２１の側面との境界付近、隙間カバー２１の下面とねじカバー２２の側面との境界付近の空隙２００についても同様である。
また、上記した実施形態では、空隙２００は部分カバー２ａに形成されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１４の変形例４に示されるように、空隙２００は、シャワープレート３０５の下面３０５１に設けられた段差部３０５４によって形成された空隙２００ｃであってもよい。あるいは、例えば図１５の変形例５に示されるように、空隙２００は、シャワープレート３０５と部分カバー２ａとの間に幅Ｗのスペーサ９０を介在させることにより形成された空隙２００ｄであってもよい。部分カバー２ａの下面と隙間カバー２１の側面との境界付近、隙間カバー２１の下面とねじカバー２２の側面との境界付近の空隙２００についても同様である。
また、上記した実施形態では、窓部材３が導電性の金属によって構成されたが、開示の技術はこれに限られず、窓部材３は、誘電体によって構成されていてもよい。
また、上記した実施形態におけるプラズマ処理装置１は、被処理体の一例としてＦＰＤ用のガラス基板等の基板Ｇにプラズマを用いた処理を行うが、開示の技術はこれに限られない。例えば、シリコンウエハ等の半導体基板にプラズマを用いた処理を行う装置に対しても開示の技術を適用することが可能である。
また、上記した実施形態では、プラズマ源として誘導結合プラズマを例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、真空環境下で被処理体に対しプラズマを用いて処理を行う装置であれば、誘導結合プラズマ以外のプラズマ源が用いられてもよい。誘導結合プラズマ以外のプラズマ源としては、例えば、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が挙げられる。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｇ 基板
Ｓ 処理空間
１ プラズマ処理装置
１０ 容器本体
１１ 金属枠
１１０ シール部材
１２ 排気装置
１３ 載置台
１４ 絶縁体枠
１５１ 整合器
１５２ 第２の高周波電源
１００ 処理室
１０１ 開口
１０２ ゲートバルブ
１０３ 排気口
２ 部分カバー
２０ カバー部材
２００ 空隙
２０１ ねじ
２０２ ねじ
２１ 隙間カバー
２２ ねじカバー
２３ 側面
２４ 下面
３ 窓部材
３０ 部分窓
３１ 絶縁部材
３００ 領域
３０１ 拡散室
３０２ 供給穴
３０３ 窓部材本体
３０５ シャワープレート
３０５１ 下面
３０５２ 交点
３０５４ 段差部
３０７ 流路
４１ ガス供給管
４２ ガス供給部
５ アンテナ
５０ アンテナ室
５１１ 整合器
５１２ 第１の高周波電源
６１ 天板部
６３ 側壁部
７０ デポ
７１ パーティクル
８ 制御部
９０ スペーサ
Ｓ 処理空間
１ プラズマ処理装置
１０ 容器本体
１１ 金属枠
１１０ シール部材
１２ 排気装置
１３ 載置台
１４ 絶縁体枠
１５１ 整合器
１５２ 第２の高周波電源
１００ 処理室
１０１ 開口
１０２ ゲートバルブ
１０３ 排気口
２ 部分カバー
２０ カバー部材
２００ 空隙
２０１ ねじ
２０２ ねじ
２１ 隙間カバー
２２ ねじカバー
２３ 側面
２４ 下面
３ 窓部材
３０ 部分窓
３１ 絶縁部材
３００ 領域
３０１ 拡散室
３０２ 供給穴
３０３ 窓部材本体
３０５ シャワープレート
３０５１ 下面
３０５２ 交点
３０５４ 段差部
３０７ 流路
４１ ガス供給管
４２ ガス供給部
５ アンテナ
５０ アンテナ室
５１１ 整合器
５１２ 第１の高周波電源
６１ 天板部
６３ 側壁部
７０ デポ
７１ パーティクル
８ 制御部
９０ スペーサ
Claims (10)
- プラズマを発生させる処理空間を画成し、前記プラズマにより前記処理空間内に収容された被処理体を処理する処理室と、
前記処理空間に面する第１の面を有する第１の部材と、
前記処理空間に面する第２の面であって、前記第１の面を含む平面または曲面に交差する平面または曲面に含まれる第２の面を有し、前記第１の部材よりも前記処理空間側の前記処理室内に配置された第２の部材と
を備え、
前記第１の部材および前記第２の部材の断面において、前記第１の面を含む平面または曲面と前記第２の面を含む平面または曲面との交点付近の前記第１の部材と前記第２の部材との間には空隙が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記第２の部材の断面において、前記第２の面は、前記第１の面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１の部材と前記第２の部材とは、熱膨張率が異なる材料により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１の部材の前記第１の面と前記第２の部材の前記第２の面とは、粗面加工が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記粗面加工は、ブラスト加工、溶射加工、またはレーザー加工であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理空間内に前記プラズマを生成するための高周波電力を供給するアンテナを備え、
前記第１の部材は、前記アンテナと前記処理空間との間に配置された窓部材であり、
前記窓部材は、複数の部分窓が組み合わされて構成され、
前記第２の部材は、隣接する前記部分窓の境界を覆う第１のカバー部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１のカバー部材よりも前記処理空間側に配置され、隣接する前記第１のカバー部材の境界を覆う第２のカバー部材を有し、
前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材との間には、前記第２のカバー部材を囲むように空隙が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第２のカバー部材の断面において、前記第２のカバー部材の側面は、前記窓部材の主要な面に対して傾斜していることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
- それぞれの前記部分窓は、導電性の部材により構成されており、
隣接する前記部分窓の境界には、絶縁性の部材により構成された絶縁部材が配置されており、
前記第１のカバー部材は、前記処理空間に対して前記絶縁部材を覆うことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - それぞれの前記部分窓は、誘電体により構成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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