JP2022065608A - 締結構造、プラズマ処理装置及び締結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置を構成する部材同士を締結ネジにより締結する締結構造において、締結ネジの緩みを生じさせないようにする。【解決手段】基板処理装置を構成する第１の部材と第２の部材とを締結する締結構造であって、前記第１の部材は雌ネジ部を有し、前記第２の部材は、前記雌ネジ部に対応する貫通孔と、該貫通孔に連続し前記貫通孔よりも大きな径を有するザグリ部とを有し、前記貫通孔に挿通されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、該雄ネジ部の端部に連続するネジ頭部とを有する締結ネジと、前記ザグリ部に嵌合され、前記雄ネジ部が挿通される平座金と、を備え、少なくとも、前記ネジ頭部の前記平座金に対向する第１の面と、前記平座金の前記ネジ頭部に対向する第２の面のいずれか一方若しくは両方が潤滑材料により被覆されている。【選択図】図４

Description

本開示は、締結構造、プラズマ処理装置及び締結方法に関する。

特許文献１には、真空排気された処理空間内のガラス基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が開示されている。このプラズマ処理装置は、ガラス基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器と、当該処理容器の開口を塞いで処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、当該金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、備える。特許文献１のプラズマ処理装置において、金属窓の各部分窓は、処理ガス供給用のシャワーヘッドを兼ねている。また、各部分窓は、処理空間に対して処理ガスを供給するための多数の処理ガス吐出孔が形成されたシャワープレートと、当該シャワープレートとの間に、処理ガスを拡散させる処理ガス拡散室を形成するための金属窓本体とを、下からこの順に重ねた構成となっている。さらに、特許文献１のプラズマ処理装置では、ネジによってシャワープレートを金属窓本体に締結しており、金属窓本体には温度調節用の温調流体を通流させる温調流路が形成されている。

特開２０１７－２７７７５号公報

本開示にかかる技術は、基板処理装置を構成する部材同士を締結ネジにより締結する締結構造において、締結ネジの緩みを生じさせないようにする。

本開示の一態様は、基板処理装置を構成する第１の部材と第２の部材とを締結する締結構造であって、前記第１の部材は雌ネジ部を有し、前記第２の部材は、前記雌ネジ部に対応する貫通孔と、該貫通孔に連続し前記貫通孔よりも大きな径を有するザグリ部とを有し、前記貫通孔に挿通されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、該雄ネジ部の端部に連続するネジ頭部とを有する締結ネジと、前記ザグリ部に嵌合され、前記雄ネジ部が挿通される平座金と、を備え、少なくとも、前記ネジ頭部の前記平座金に対向する第１の面と、前記平座金の前記ネジ頭部に対向する第２の面のいずれか一方若しくは両方が潤滑材料により被覆されている。

本開示によれば、基板処理装置を構成する部材同士を締結ネジにより締結する締結構造において、締結ネジの緩みを生じさせないようにすることができる。

本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 後述の金属窓の下面図である。 図１の部分拡大図である。 図１のプラズマ処理装置が備える締結構造の構成の概略を示す縦断面図であり、図３を反転させ部分的に拡大したものに相当する。 締結構造の他の例を示す縦断面図である。 締結構造の他の例を示す縦断面図である。 締結構造の他の例を示す縦断面図である。 確認試験の結果を示す図である。 確認試験の結果を示す図である。 確認試験の結果を示す図である。

液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程では、ガラス基板等の基板に対し、エッチング処理や成膜処理等の基板処理が行われる。これらの基板処理には、処理対象の基板が収容される処理容器等を有する基板処理装置が用いられる。
また、基板処理装置としては、処理ガスのプラズマを用いて基板処理を行うプラズマ処理装置があり、プラズマ処理装置としては、誘導結合プラズマを用いるものがある（特許文献１参照）。

特許文献１の誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置は、前述のように、ガラス基板が載置される載置台を備え、当該載置台に対向する上面が開口すると共に、電気的に接地された金属製の処理容器を備える。また、特許文献１のプラズマ処理装置は、処理容器の開口を塞いで処理空間を形成するように並べられた複数の導電性の部分窓からなる金属窓と、当該金属窓の上方側に、当該金属窓と対向するように設けられ、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナと、備える。特許文献１のプラズマ処理装置において、金属窓の各部分窓は、処理ガス供給用のシャワーヘッドを兼ねている。また、各部分窓は、処理空間に対して処理ガスを供給するための多数の処理ガス吐出孔が形成されたシャワープレートと、当該シャワープレートとの間に、処理ガスを拡散させる処理ガス拡散室を形成するための金属窓本体とを、下からこの順に重ねた構成となっている。さらに、特許文献１のプラズマ処理装置では、ネジによってシャワープレートを金属窓本体に締結しており、金属窓本体には温度調節用の温調流体を通流させる温調流路が形成されている。

ところで、プラズマ処理装置では、特許文献１のように、シャワープレートと金属窓本体との締結にネジを用いた場合、基板処理を行うことにより、または、基板処理を重ねることにより、ネジが緩むことがある。
このようにネジが緩む原因としては、シャワープレートと金属窓本体との熱膨張差が考えられる。具体的には、シャワープレートは、処理ガスのプラズマからの入熱があり、また、温度調節されているものの、その温度調節は金属窓本体を介したものであるため高温となり膨張するのに対し、金属窓本体は温調流路により直接温度調節されること等からほとんど温度が変わらず膨張しない。そのため、シャワープレートが金属窓本体に沿って摺動したような形になるため、そのときに、ネジに力が作用し、その結果ネジが緩むと考えられる。

そして、シャワープレートと金属窓本体とを締結するネジが緩んだ場合、処理ガスが不要な部分に到達することによる腐食の発生、腐食に起因するパーティクルの発生、シャワープレートと金属窓本体との間の電気的導通及び熱伝達不良といった問題が生じる。

また、プラズマ処理装置以外の基板処理装置でも、当該基板処理装置を構成する部材同士を締結するネジが緩むと、基板処理等に悪影響が及ぶことがある。

そこで、本開示にかかる技術は、基板処理装置を構成する部材同士を締結ネジにより締結する締結構造において、締結ネジの緩みを生じさせないようにする。

以下、本実施形態にかかる締結構造、プラズマ処理装置及び締結方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜プラズマ処理装置１＞
図１は、本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、後述の金属窓の下面図である。図３は、図１の部分拡大図である。
図１のプラズマ処理装置１は、基板としての、矩形のガラス基板Ｇ（以下、「基板Ｇ」という）に対し、処理ガスのプラズマを用いた基板処理すなわちプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置１が行うプラズマ処理は、例えばＦＰＤ用の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理等である。これらの処理により、基板Ｇ上に、発光素子や発光素子の駆動回路などの電子デバイスが形成される。

プラズマ処理装置１は、角筒形状の容器本体１０を備える。容器本体１０は、導電性材料、例えばアルミニウムから形成され、電気的に接地されている。プラズマ処理にはしばしば腐食性のガスが用いられるため、容器本体１０の内壁面は、耐腐食性を向上させる目的で、陽極酸化処理等の耐腐食コーティング処理が施されている。また、容器本体１０の上面には開口が形成されている。この開口は、容器本体１０と絶縁されて設けられた矩形状の金属窓２０によって気密に塞がれ、具体的には、金属窓２０及び後述の金属枠１４によって気密に塞がれる。容器本体１０及び金属窓２０によって囲まれた空間は、プラズマ処理の処理対象の基板Ｇがプラズマ処理時に位置する処理空間Ｓ１となり、金属窓２０の上方側の空間は、後述の高周波アンテナ（プラズマアンテナ）８０が配置されるアンテナ室Ｓ２となる。容器本体１０の側壁には、処理空間Ｓ１内に基板Ｇを搬入出するための搬入出口１１及び搬入出口１１を開閉するゲートバルブ１２が設けられている。

処理空間Ｓ１の下部側には、金属窓２０と対向するように、基板Ｇを支持する基板支持部３０が設けられている。基板支持部３０は、基板Ｇが載置される本体部３１を有し、本体部３１が脚部３２を介して容器本体１０の底面に設置されている。

本体部３１は、導電性材料、例えばアルミニウムで構成されている。本体部３１の表面は、絶縁性及び耐腐食性を向上させるため、陽極酸化処理若しくはセラミック溶射処理等のコーティング処理が施されている。また、本体部３１には、基板Ｇを吸着保持する静電チャック（図示せず）が設けられている。

さらに、本体部３１には、整合器４０を介して高周波電源４１が接続されている。高周波電源４１は、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を本体部３１に供給する。これにより、処理空間Ｓ１内に生成された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、本体部３１内には、基板Ｇを温度調節する温度調節機構として、基板Ｇを冷却するための冷却用の冷媒が通流される冷媒流路（図示せず）を有する冷却機構が設けられている。温度調節機構として、冷却機構に代えて加熱するための加熱機構（例えば抵抗ヒータ）を設けてもよいし、これら冷却機構と加熱機構の両方を設けてもよい。また、本体部３１内には、温度センサ（図示せず）や、基板Ｇの裏面にＨｅガス等の伝熱ガスを供給するためのガス流路（図示せず）が設けられている。

容器本体１０の底面には、排気口１３が形成され、この排気口１３には真空ポンプ等を有する排気部５０が接続されている。処理空間Ｓ１は、この排気部５０によって減圧される。排気部５０は、複数の排気口１３のそれぞれに設けられてもよいし、複数の排気口１３に共通に設けられてもよい。

容器本体１０の側壁の上面側には、アルミニウム等の金属材料から形成された矩形状の枠体である金属枠１４が設けられている。容器本体１０と金属枠１４との間には、処理空間Ｓ１を気密に保つためのシール部材１５が設けられている。また、容器本体１０と金属枠１４と金属窓２０とが、処理対象の基板Ｇを収容する処理容器を構成する。

金属窓２０は、図１及び図２に示すように、複数の部分窓２１に分割され、これらの部分窓２１が金属枠１４の内側に配置され、全体として矩形状の金属窓２０を構成している。

部分窓２１はそれぞれ、処理空間Ｓ１に処理ガスを供給するシャワーヘッドとして機能する。例えば、各部分窓２１は、図３に示すように、第１の部材としての金属窓本体（ベース部材）２３と、第２の部材としてのシャワープレート２２と、を下からこの順に重ねた構成となっている。シャワープレート２２には、処理空間Ｓ１に対して処理ガスを供給するための多数のガス吐出孔２２ａが形成されている。金属窓本体２３は、シャワープレート２２との間に、処理ガスを拡散させる拡散室２３ａを形成する。

シャワープレート２２は締結ネジ２４によって金属窓本体２３に締結されている。言い換えると、プラズマ処理装置１は、シャワープレート２２と金属窓本体２３とを締結ネジ２４によって締結する締結構造を備える。この締結構造の詳細については後述する。
シャワープレート２２は、具体的には、締結ネジ２４によって、拡散室２３ａを構成する金属窓本体２３の凹部の外側の領域における下面に締結されている。より具体的には、シャワープレート２２は、締結ネジ２４によって、金属窓本体２３の上記下面における後述のＯリング２５とスパイラルリング２６との間の領域に締結されている。

また、シャワープレート２２の周縁部と金属窓本体２３の周縁部との間には、拡散室２３ａを密封するためのＯリング２５が設けられ、シャワープレート２２と金属窓本体２３とを電気的に接続するためのスパイラルリング２６がＯリング２５の外側に設けられている。

これらの構成を備えた部分窓２１は、保持部（図示せず）を介して処理空間Ｓ１の天井面側に保持されている。

図１に示すように、各部分窓２１の拡散室２３ａは、ガス供給管６０を介して処理ガス供給部６１に接続されている。処理ガス供給部６１は、流量調整弁（図示せず）や開閉弁（図示せず）等を備え、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拡散室２３ａに供給する。なお、図示の便宜上、図１には、１つの部分窓２１に処理ガス供給部６１が接続された状態を示してあるが、実際には各部分窓２１の拡散室２３ａに処理ガス供給部６１が接続される。

さらに、図１及び図３に示すように、各部分窓２１の金属窓本体２３内には、温度調節用の温調流体を通流させる温調流路２３ｂが形成されている。この温調流路２３ｂは、温調流体供給部（図示せず）に接続されている。温調流体供給部は、開閉弁やポンプ等を備え、温調流体を温調流路２３ｂに供給する。この温調流体によって、金属窓本体２３を介して、シャワープレート２２の温度調節が行われる。具体的には、金属窓本体２３に設けられた温度センサ（図示せず）の温度検出結果に基づき上記温調流体供給部から供給される温調流体によって、シャワープレート２２が予め設定された温度となるように、温度調節が行われる。なお、温度センサを用いず、基板Ｇの処理結果に応じて温調流体供給部の設定温度を変更するようにしてもよい。

各シャワープレート２２及び各金属窓本体２３は、非磁性体で導電性の材料、例えばアルミニウムにより構成される。また、シャワープレート２２の処理空間Ｓ１側の面である下面と、シャワープレート２２及び金属窓本体２３の拡散室２３ａを形成する面と、シャワープレート２２のガス吐出孔２２ａの内周面とは、処理ガス等に腐食性ガスを用いる場合、耐腐食性を向上させるため、陽極酸化処理等の耐腐食性コーティングが施される。さらに、シャワープレート２２の下面は、耐プラズマ性を向上させるため、酸化イットリウム等のセラミックで被覆する処理等の耐プラズマコーティングが施されている。なお、シャワープレート２２の周縁部上面及び金属窓本体２３の周縁部下面におけるＯリング２５より外側の領域は、耐腐食性コーティングが施されていない。シャワープレート２２と金属窓本体２３とを電気的に接続し、金属窓本体２３を介してシャワープレート２２の温度調節を行うため、である。

また、部分窓２１は、絶縁部材２７によって金属枠１４から電気的に絶縁されると共に、隣り合う部分窓２１同士も絶縁部材２７によって互いに電気的に絶縁されている。
絶縁部材２７には、当該絶縁部材２７を保護するため、当該絶縁部材２７の処理空間Ｓ１側の面を覆う絶縁部材カバー２８が設けられている。絶縁部材カバー２８は、図２に示すように、例えば複数の部分カバー２８ａに分割されている。

また、図３に示すように、絶縁部材カバー２８は、締結ネジ２４が処理空間Ｓ１に露出するのを防ぐため、当該締結ネジ２４の処理空間Ｓ１側を覆っている。具体的には、絶縁部材カバー２８は、締結ネジ２４のネジ頭が収まるザクリ部を塞いでいる。

さらに、図１に示すように、金属窓２０の上方側には天板部７０が配置されている。天板部７０は、金属枠１４上に設けられた側壁部７１によって支持されている。

上述の金属窓２０、側壁部７１及び天板部７０にて囲まれた空間はアンテナ室Ｓ２を構成し、アンテナ室Ｓ２の内部には、部分窓２１に面するように高周波アンテナ８０が配置されている。

高周波アンテナ８０は、例えば、絶縁材料から形成されるスペーサ（図示せず）を介して部分窓２１から離間して配置される。高周波アンテナ８０は、各部分窓２１に対応する面に沿い、矩形状の金属窓２０の周方向に沿って周回するように、例えば渦巻状に、同心状に複数形成され多環状のアンテナを構成する。

各高周波アンテナ８０には、整合器４２を介して高周波電源４３が接続されている。各高周波アンテナ８０には、高周波電源４３から整合器４２を介して、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、部分窓２１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処理空間Ｓ１の内部に誘導電界が形成される。ガス吐出孔２２ａから吐出された処理ガスは、誘導電界によって処理空間Ｓ１の内部においてプラズマ化される。

さらに、図１に示すように、プラズマ処理装置１には制御部Ｕが設けられている。制御部Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、プラズマ処理装置１における基板Ｇの処理を制御するプログラムが格納されている。上述のプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

＜締結構造Ｋ＞
前述のように、従来のプラズマ処理装置では、シャワープレートと金属窓本体とを締結ネジにより締結する場合、基板処理（具体的にはプラズマ処理）を重ねること等によって、締結ネジが緩むことがある。そこで、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、締結ネジ２４の緩みを生じさせないようにするため、以下の締結構造Ｋを備える。

図４は、プラズマ処理装置１が備える締結構造Ｋの構成の概略を示す縦断面図であり、図３を上下反転させ部分的に拡大したものに相当する。

図４の締結構造Ｋは、金属窓本体２３に設けられた雌ネジ部１００と、シャワープレート２２に設けられた貫通孔１１０及びザグリ部１１１と、締結ネジ２４と、平座金１２０とを備える。

雌ネジ部１００は、例えば、金属窓本体２３に埋設された、雌ネジを有するインサート１０１により構成される。インサート１０１は、例えば、菱形断面の線材を巻いたコイル状の部材である。
雌ネジ部１００は例えば以下のようにして形成される。すなわち、金属窓本体２３のシャワープレート２２側に形成された下穴をタップ加工し、上記コイル状の部材であるインサート１０１を螺入することで、雌ネジ部１００は形成される。
インサート１０１の材料には、金属窓本体２３の材料より剛性が高い材料が用いられる。金属窓本体２３の材料にアルミニウムが用いられた場合、インサート１０１の材料には例えばステンレスが用いられる。

貫通孔１１０は、シャワープレート２２の金属窓本体２３側における、雌ネジ部１００に対応する位置に形成されている。

ザグリ部１１１は、貫通孔１１０に連続するようにシャワープレート２２に形成されている。具体的には、ザグリ部１１１は、シャワープレート２２の金属窓本体２３と反対側の面から、貫通孔１１０の貫通方向に凹み、当該貫通孔１１０の金属窓本体２３とは反対側に連続するように、形成されている。

締結ネジ２４は、貫通孔１１０に挿通されて雌ネジ部１００に螺合する雄ネジ部２４ａと、該雄ネジ部２４ａの基端部に連続するネジ頭部２４ｂとを有する。貫通孔１１０の直径は、この締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａのみ当該貫通孔１１０に挿入できネジ頭部２４ｂは挿入できないように設定されている。また、ザグリ部１１１の直径は締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａだけでなくネジ頭部２４ｂも挿入できるように設定されている。雄ネジ部２４ａの直径は例えば３～７ｍｍ、ネジ頭部２４ｂの直径は例えば６～１５ｍｍである。

平座金１２０は、シャワープレート２２のザグリ部１１１に嵌合され、締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａが挿通される。具体的には、平座金１２０は、締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａのみが挿通可能な孔を中央に有し、平座金１２０がザグリ部１１１に嵌合する外径を有している。

平座金１２０は、上述のように、シャワープレート２２のザグリ部１１１に嵌合されている。そのため、シャワープレート２２の貫通孔１１０及びザグリ部１１１が金属窓本体２３の雌ネジ部１００に対して相対的に移動した場合、平座金１２０は、ザグリ部１１１等と共に雌ネジ部１００に対して相対的に移動する。この時、ネジ頭部２４ｂと平座金１２０との間の摩擦力が大きい場合、摩擦力がトルクとなってネジ頭部２４ｂに回転方向の力を与えることがあり、これにより、締結ネジ２４が緩む可能性がある。なお、この平座金１２０の相対的な移動時に、当該平座金１２０と締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａとが衝突しないよう、平座金１２０の中央の、上記雄ネジ部２４ａが挿通可能な孔の径は設定されている。

そして、締結構造Ｋでは、ネジ頭部２４ｂの平座金１２０に対向する第１の面２４ｃと、平座金１２０のネジ頭部２４ｂに対向する第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方が潤滑材料により被覆されている。つまり、上記第１の面２４ｃ及び第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方に対し、潤滑材料による被覆が施されている。これにより、平座金１２０と締結ネジ２４との間に働く摩擦力を低減することができる。

潤滑材料による被覆とは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）含有無電解ニッケルメッキによる被覆である。

なお、締結構造Ｋでは、平座金１２０及び貫通孔１１０を介して締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａを雌ネジ部１００に螺入させ、締結ネジ２４の締め付けを行うと、締結ネジ２４によってシャワープレート２２を金属窓本体２３に締結することができる。

＜締結構造Ｋの作用＞
続いて、プラズマ処理装置１における締結構造Ｋの作用について説明する。
プラズマ処理装置１において、シャワープレート２２は、処理ガスのプラズマからの入熱があり、また、温度調節されているものの、その温度調節は金属窓本体２３を介したものであるためプラズマ処理中に高温となり膨張する。それに対し、金属窓本体２３は、処理ガスのプラズマからの直接的な入熱がなく、また、温調流路２３ｂにより直接温度調節されること等から、プラズマ処理中にほとんど温度が変わらず膨張しない。したがって、金属窓本体２３の雌ネジ部１００と、シャワープレート２２の貫通孔１１０及びザグリ部１１１と、の相対的な位置は、プラズマ処理時と、プラズマ処理以外の時とで異なる。言い換えると、プラズマ処理中に、貫通孔１１０及びザグリ部１１１が、雌ネジ部１００に対して相対的に移動し、雌ネジ部１００に取り付けられた締結ネジ２４に対しても相対的に移動する。

締結構造Ｋと異なり、ザグリ部１１１に嵌合されるよりも小さな外径を有する平座金である場合、すなわち、ザグリ部１１１の内部において移動可能な平座金である場合、貫通孔１１０及びザグリ部１１１が締結ネジ２４に対して相対的に移動したときに、平座金は締結ネジ２４に対して十分には相対的に移動しない。そのため、平座金が締結ネジ２４に対してもザグリ部１１１に対しても相対的に移動し、締結ネジ２４、金属窓本体２３及び平座金間の締結力のかかり方がより大きく変わる可能性があり、平座金の移動に伴う締結力の変化によって締結ネジ２４が緩む可能性がある。

それに対し、締結構造Ｋでは、前述のように、平座金１２０がザグリ部１１１に嵌合されているため、貫通孔１１０及びザグリ部１１１が締結ネジ２４に対して相対的に移動したときに、平座金１２０がザグリ部１１１と共に締結ネジ２４に対して相対的に移動する。そのため、平座金１２０はザグリ部１１１内に固定されて相互間の力のかかり方が変わることは無く、締結ネジ２４のネジ頭部２４ｂは平座金１２０の安定した面上を移動するため相互間の力のかかり方の変化も少ない。したがって、平座金１２０の移動に伴う締結力の変化によって締結ネジ２４が緩む可能性が低い。

さらに、締結構造Ｋでは、締結ネジ２４の第１の面２４ｃと平座金１２０の第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方が潤滑材料により被覆されている。そのため、平座金１２０が締結ネジ２４に対して相対的に移動したときに、つまり、平座金１２０がネジ頭部２４ｂの第１の面２４ｃ上を摺動したときに、平座金１２０と締結ネジ２４のネジ頭部２４ｂとの間に作用する摩擦力が小さい。したがって、この摩擦力により締結ネジ２４が緩むことがない。

よって、締結構造Ｋによれば、締結ネジ２４の緩みを生じさせないようにすることができる。

＜基板処理＞
次に、プラズマ処理装置１における基板処理について説明する。
まず、ゲートバルブ１２が開かれ、基板Ｇが、搬入出口１１を介して処理空間Ｓ１内に搬入され、基板支持部３０上に載置される。その後、ゲートバルブ１２が閉じられる。

続いて、処理ガス供給部６１から、各部分窓２１の拡散室２３ａを介して処理空間Ｓ１内に処理ガスが供給される。また、排気部５０による処理空間Ｓ１の排気が行われ、処理空間Ｓ１内が所望の圧力に調節される。

次いで、高周波電源４３から高周波アンテナ８０に高周波電力が供給され、これにより金属窓２０を介して処理空間Ｓ１内に誘導電界が生じる。その結果、誘導電界により、処理空間Ｓ１内の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、高周波電源４１から基板支持部３０の本体部３１に供給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に引き込まれ、基板Ｇに対しプラズマ処理が行われる。

プラズマ処理の終了後、高周波電源４１、４３からの電力供給、処理ガス供給部６１からの処理ガス供給が停止され、搬入時とは逆の順序で基板Ｇが搬出される。
これにより一連の基板処理が終了する。

上記一連の基板処理の間は、プラズマ処理中も含め、各部分窓２１のシャワープレート２２は、温調流路２３ｂに供給される温調流体によって、温度の調節が行われている。しかし、シャワープレート２２は、プラズマ処理中、プラズマからの入熱があること等から高温となり膨張する。そのため、シャワープレート２２の貫通孔１１０及びザグリ部１１１が締結ネジ２４に対して相対的に移動する。ただ、プラズマ処理装置１では、平座金１２０がザグリ部１１１に嵌合されており、また、締結ネジ２４の第１の面２４ｃと平座金１２０の第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方が潤滑材料により被覆されている。そのため、上述の相対的な移動により、平座金１２０と締結ネジ２４のネジ頭部２４ｂとの間に大きな摩擦力が加わることがないので、締結ネジ２４が緩むことがない。

以上のように、本実施形態によれば、プラズマ処理装置１を構成するシャワープレート２２と金属窓本体２３とを締結ネジ２４により締結する締結構造において、締結ネジ２４の緩みを生じさせないようにすることができる。

締結ネジ２４が緩むと、例えばＯリング２５による拡散室２３ａの密閉性が低下し、シャワープレート２２の周縁部と金属窓本体２３の周縁部との間に、処理ガスが到達してしまう場合がある。この場合、シャワープレート２２の周縁部や金属窓本体２３の周縁部には、前述のように耐腐食性コーティングが施されていない領域があるため、処理ガスやクリーニングガスに腐食性ガスを用いていると、当該領域が腐食する。その結果、基板Ｇ上に形成される電子デバイスにおける欠陥の原因となるパーティクルが発生したり、シャワープレート２２と金属窓本体２３との電気的導通及び両部材間での熱伝達が損なわれてしまったりする。シャワープレート２２と金属窓本体２３との間の熱伝達が損なわれると、金属窓２０を構成する複数の部分窓２１のみ温度が高くなり、金属窓２０の面内で温度の偏りが生じる。その結果、処理ガスのプラズマにも偏りが生じ、所望のプラズマ処理を行うことができなくなることがある。
また、拡散室２３ａの密閉性が低下すると、スパイラルリング２６が腐食し、その結果、パーティクルの発生等が起こってしまう。

本実施形態によれば、締結ネジ２４の緩みが生じないため、拡散室２３ａの密閉性が低下することがないため、上述のようなパーティクルの発生を防ぐことができ、また、シャワープレート２２と金属窓本体２３との電気的導通及び両部材間での熱伝達が損なわれるのを防ぐことができる。

＜変形例＞
以上の例では、締結ネジ２４の第１の面２４ｃと平座金１２０の第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方が潤滑材料により被覆されていた。潤滑材料による被覆部分は、これに限られず、例えば、締結ネジ２４の全体及び平座金１２０の全体のいずれか一方もしくは両方であってもよい。つまり、締結構造Ｋでは、少なくとも、締結ネジ２４の第１の面２４ｃと平座金１２０の第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方が潤滑材料により被覆されていればよい。

また、締結ネジ２４の第１の面２４ｃと平座金１２０の第２の面１２０ａのいずれか一方もしくは両方に加えて、締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａを潤滑材料により被覆することで以下の効果がある。すなわち、雄ネジ部２４ａと雌ネジ部１００との間の摩擦力が低下するため、締め付けトルクのうち摩擦力に対抗する力は少なくて済み、同じ締め付けトルクで締結ネジ２４の締め付けを行ったとしても、より確実に、シャワープレート２２と金属窓本体２３とを締結することができる。その結果、締結ネジ２４の金属窓本体２３に対する締結力の不足に起因して締結ネジ２４が緩むのを防ぐことができる。

図５～図７は、締結構造の他の例を示す縦断面図である。
図５の締結構造Ｋ１では、ロック機能（すなわち緩み止め機能）を有するインサート２００により雌ネジ部１００が構成されている。インサート２００は、例えば、菱形断面の線材を巻いたコイル状の部材であって中央部分が多角形状に巻かれた部材である。多角形状に曲かれた線材は、締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａが螺入されていくと広がり、この広がりの反発力で雄ネジ部２４ａを締め付けることにより、締結ネジ２４の緩みを抑制することができる。
また、インサート２００を用いる場合、締結ネジ２４の雄ネジ部２４ａも潤滑材料により被覆しておくとよい。これにより、雄ネジ部２４ａの螺入時における、当該雄ネジ部２４ａの焼き付けを防止することができる。

図６の締結構造Ｋ２では、締結ネジ２１０は、フランジボルトであり、そのネジ頭部２１１が、雄ネジ部２４ａ側端にフランジ２１２を有する。そのため、締結構造Ｋ２では、締結ネジ２１０の第１の面２１１ａと平座金１２０の第２の面１２０ａとの接触面積が大きいので、当該第１の面２１１ａ及び第２の面１２０ａに加わる圧力を分散させること、すなわち、当該第１の面２１１ａ及び第２の面１２０ａに加わる単位面積あたりの圧力を低減させることができる。その結果、局所的に高い圧力がかかることより締結ネジ２４及び平座金１２０に極度のストレスがかかって破損や変形することを抑制し、ネジの着脱時に変形により回転しなくなることを防ぐことができる。

図７の締結構造Ｋ３は、平座金部１３１と側壁部（側壁部材）１３２から成るボルトカバー１３０が用いられていること以外は図６の締結構造Ｋ２と同様であり、締結ネジ２１０にはフランジボルトが用いられている。

側壁部１３２は筒状であり、平座金部１３１の周縁端の上部、すなわち、締結ネジ２１０が挿入される側に接合され設けられる。側壁部１３２の内径は、締結ネジ２１０のフランジ２１２の外径よりも大きく、側壁部１３２の外径は、ザグリ部１１１の内径よりも小さい。
平座金部１３１は、周縁端に側壁部１３２が接合されることを除けば、図６の締結構造Ｋ２の平座金１２０と同じである。つまり、図６の締結構造Ｋ２の平座金１２０が、平座金部１３１として、当該平座金１２０の周縁部に接合された側壁部１３２と共に、ボルトカバー１３０を構成している。

ボルトカバー１３０には、側壁部１３２と平座金部１３１とにより、平座金部１３１の厚み方向に凹む凹所１４０が形成される。ボルトカバー１３０が締結ネジ２１０に取り付けられ雄ネジ部２４ａが平座金部１３１に挿通された状態において、上記凹所１４０に、締結ネジ２１０のネジ頭部２１１が収まる。

側壁部１３２の内側すなわち凹所１４０の内側には、脱落防止リング（脱落防止部材）１３３が配置されている。脱落防止リング１３３が締結ネジ２１０のフランジ２１２に引っかかる（すなわち係合する）ことにより、締結ネジ２１０に取り付けられたボルトカバー１３０が締結ネジ２１０から脱落することを防ぐ。このことにより、締結ネジ２１０による締結作業を行う際の作業効率を向上させることができる。

なお、脱落防止リング１３３は、例えば、縮んだ状態で凹所１４０内に配置され、縮むことにより生ずる弾性力により、凹所１４０内で側壁部１３２に対し固定される。また、脱落防止リング１３３は、例えば、その内径がネジ頭部２１１の外径より大きくフランジ２１２の外径より小さい弾性を有する部材であり、例えば、金属材料から成る、平面視Ｃ字状の部材であるＣリング等を用いることができる。

側壁部１３２は、平座金部１３１と接合する接合端部と、接合端部と反対側において開放された開放端部とを有する。側壁部１３２の、接合端部と開放端部の間の内壁には、脱落防止リング１３３が配置される段差が設けられている。側壁部１３２の内径は、段差から接合端部側よりも開放端部側で小さくなっており、脱落防止リング１３３が開放端部から抜け出ることを防いでいる。脱落防止リング１３３は、ボルトカバー１３０に締結ネジ２１０を挿入後、ボルトカバー１３０の上部、すなわち側壁部１３２の開放端部から嵌め込まれる。なお、脱落防止リング１３３が抜け出ることを防ぐことができれば、段差に限らず、他の構造を用いてもよい。

以上では、締結される部材同士の膨張度合いに差が生じる過程を例に説明を行ったが、締結される部材同士の収縮度合いに差が生じる過程（具体的には、例えばプラズマ処理後、シャワープレート２２がプラズマ処理前の温度に戻る過程）でも、本開示にかかる技術によれば、締結ネジの緩みが生じるのを防ぐことができる。

また、以上の例では、プラズマ処理の処理対象の基板はガラス基板であったが、半導体ウェハ等の他の基板であってもよい。

以上の例では、プラズマ処理装置１を構成するシャワープレート２２と金属窓本体２３との締結構造に本開示にかかる技術を用いていたが、本開示にかかる技術は、プラズマ処理装置１における締結ネジを用いた他の締結構造にも適用することができる。また、本開示にかかる技術は、プラズマ処理装置以外の基板処理装置における、締結ネジを用いる構造に適用することができる。

＜確認試験＞
本発明者らは、本開示にかかる締結構造による締結ネジの緩み抑制効果を確認する試験を行った。
この確認試験では、金属窓本体２３の拡散室２３ａを形成する凹部と同様の凹部を下面側に有する平面視矩形状の板材（以下、金属窓本体模擬材）を固定し、金属窓本体模擬材の下面に対し、平面視の寸法が当該金属窓本体模擬材と同等の板状部材（以下、シャワープレート模擬材）を締結ネジにより締結させた。そして、シャワープレート模擬材の長辺部それぞれに沿って複数のエアシリンダを設け、これらエアシリンダにより、シャワープレート模擬材を当該シャワープレート模擬材の短辺方向に水平に１００回振動させた後、締結ネジの緩み角度を測定した。
なお、金属窓本体模擬材及びシャワープレート模擬材の平面視における寸法は約１５０ｍｍ×約４００ｍｍであり、エアシリンダによるシャワープレート模擬材の振幅は約０．５ｍｍとした。また、金属窓本体模擬材及びシャワープレート模擬材の材料にはアルミニウムを用い、シャワープレート模擬材の四隅及び各長辺部の中央の計６か所に対し、締結ネジを用いた。締結ネジの雄ネジ部の直径は５ｍｍ、ネジ頭部の直径は８ｍｍ（フランジを有する場合におけるフランジ部分の直径は１０ｍｍ）とした。

試験例では、図６の締結構造Ｋ２と同様の締結構造を採用した。つまり、締結ネジとしてフランジボルトを用い、インサートとしてロック機能（すなわち緩み止め機能）を有するものを用いた。また、締結ネジ及び平座金としては、ステンレスを材料としたものを用い、ＰＴＦＥ含有無電解ニッケルメッキを全体に施した。

比較例１の締結構造は、図４の締結構造Ｋに似た締結構造を採用した。ただし、比較例１の締結構造では、締結ネジ及び平座金のいずれの部分も潤滑材料で被覆されておらず、また、平座金は試験例に比べ小さくザグリ部に嵌合されていなかった。言い換えると、比較例１の締結構造は従来の締結構造とした。

また、比較例２の締結構造は、図５の締結構造Ｋに似た締結構造を採用した。ただし、比較例２の締結構造では、締結ネジ及び平座金のいずれの部分も潤滑材料で被覆されておらず、また、平座金は試験例に比べ小さくザグリ部に嵌合されていなかった。言い換えると、比較例２の締結構造は、従来の締結構造である比較例１の締結構造のインサートを、ロック機能を有するインサートに代えたものである。

図８～図１０はそれぞれ、比較例１、比較例２、試験例における、６箇所の締結ネジのそれぞれの緩み角を示す図である。

従来の締結構造を用いた比較例１では、図８に示すように、６個の締結ネジのうち、５個が９０°以上緩んでおり、残りの１個も４５°緩んでいた。つまり、従来の締結構造では、大きな締結ネジの緩みが生じる。

また、比較例２では、図９に示すように、比較例１に比べれば、締結ネジの緩み度合いは低減するものの、６個の締結ネジのうち、５個が３０°以上緩んでいた。つまり、従来の締結構造におけるインサートを、ロック機能を有するインサートに代えただけでは、締結ネジの緩みを充分に抑制することができない。

それに対し試験例では、図１０に示すように、６個の締結ネジのうち、５個は全く緩んでおらず、残りの１個も緩み角は１５°と小さい。このように、本開示にかかる締結構造によれば、締結ネジの緩みを抑制することができる。

今回開示された実施形態はすべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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。

１ プラズマ処理装置
２２ シャワープレート
２３ 金属窓本体
２４、２１０ 締結ネジ
２４ａ 雄ネジ部
２４ｂ、２１１ ネジ頭部
２４ｃ、２１１ａ 第１の面
１００ 雌ネジ部
１１０ 貫通孔
１１１ ザグリ部
１２０ 平座金
１２０ａ 第２の面
Ｇ ガラス基板
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ 締結構造

Claims (11)

1. 基板処理装置を構成する第１の部材と第２の部材とを締結する締結構造であって、
   前記第１の部材は雌ネジ部を有し、
   前記第２の部材は、前記雌ネジ部に対応する貫通孔と、該貫通孔に連続し前記貫通孔よりも大きな径を有するザグリ部とを有し、
   前記貫通孔に挿通されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、該雄ネジ部の端部に連続するネジ頭部とを有する締結ネジと、
   前記ザグリ部に嵌合され、前記雄ネジ部が挿通される平座金と、を備え、
   少なくとも、前記ネジ頭部の前記平座金に対向する第１の面と、前記平座金の前記ネジ頭部に対向する第２の面のいずれか一方若しくは両方が潤滑材料により被覆されている、締結構造。
2. 前記雌ネジ部と前記貫通孔及び前記ザグリ部との相対的な位置は、前記基板処理装置による基板処理時と、当該基板処理時以外の時とで異なる、請求項１に記載の締結構造。
3. 前記締結ネジは、前記ネジ頭部が前記雄ネジ部側端にフランジを有する、請求項１または２に記載の締結構造。
4. 前記平座金は、平座金部として、前記平座金の周縁部に接合された筒状の側壁部材と共にボルトカバーを構成し、前記側壁部材の内壁部に脱落防止部材が配置され、前記脱落防止部材が前記フランジに係合することにより前記ボルトカバーが前記締結ネジから脱落することを防止する、請求項３に記載の締結構造。
5. 前記潤滑材料による被覆は、ポリテトラフルオロエチレン含有無電解ニッケルメッキである、請求項１～４のいずれか１項に記載の締結構造。
6. 基板に対しプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
   該プラズマ処理装置の構成部材であって互いに締結される第１の部材と第２の部材と、を備え、
   前記第１の部材は雌ネジ部を有し、
   前記第２の部材は、前記雌ネジ部に対応する貫通孔と、該貫通孔に連続し前記貫通孔よりも大きな径を有するザグリ部とを有し、
   前記貫通孔に挿通されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、該雄ネジ部の端部に連続するネジ頭部とを有する締結ネジと、
   前記ザグリ部に嵌合され、前記雄ネジ部が挿通される平座金と、をさらに備え、
   少なくとも、前記ネジ頭部の前記平座金に対向する第１の面と、前記平座金の前記ネジ頭部に対向する第２の面のいずれか一方若しくは両方が潤滑材料により被覆されている、プラズマ処理装置。
7. プラズマ処理の処理対象の基板が位置する処理空間に処理ガスを供給するシャワーヘッドを備え、
   該シャワーヘッドはベース部材とシャワープレートとで構成され、前記第１の部材は前記ベース部材であり、前記第２の部材は前記シャワープレートである、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記締結ネジは、前記ネジ頭部が前記第１の面の側にフランジを有する、請求項６または７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記平座金は、平座金部として、前記平座金の周縁部に接合された筒状の側壁部材と共にボルトカバーを構成し、前記側壁部材の内壁部に脱落防止部材が配置され、前記脱落防止部材が前記フランジに係合することにより前記ボルトカバーが前記締結ネジから脱落することを防止する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記潤滑材料による被覆は、ポリテトラフルオロエチレン含有無電解ニッケルメッキである、請求項６～９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
11. 基板処理装置を構成する第１の部材と第２の部材とを締結する締結方法であって、
    前記第１の部材は雌ネジ部を有し、
    前記第２の部材は、前記雌ネジ部に対応する貫通孔と、該貫通孔に連続し前記貫通孔よりも大きな径を有するザグリ部とを有し、
    平座金を、前記ザグリ部に嵌合するように当該ザグリ部内に配置する工程と、
    ネジ頭部を有する締結ネジの前記ネジ頭部から連続する雄ネジ部を、前記ザグリ部内の平座金及び前記貫通孔を挿通させて前記雌ネジ部に螺合させる工程と、を含み、
    少なくとも、前記ネジ頭部の前記平座金に対向する第１の面と、前記平座金の前記ネジ頭部に対向する第２の面のいずれか一方若しくは両方が潤滑材料により被覆されている、締結方法。

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