JP2023095644A - プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理容器のプラズマ処理空間に露出する部材の異常放電を安定的に抑制できる技術を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置は、プラズマ処理空間を内部に有する処理容器と、処理容器の内部に設けられ、プラズマ処理空間に露出する少なくとも１つの第１の面を有し、処理容器の内部構造の一部を構成する第１の部材と、処理容器の内部に設けられ、第１の部材の第１の面に隣接する第２の面に接触する第２の部材と、を備える。第１の部材は、第１の面の一部であって第２の面に隣接し、かつ第２の部材が第２の面に接触した状態で凹部を形成する傾斜面を有し、少なくとも第１の面および傾斜面は、溶射膜により相互に連続して被覆されている。【選択図】図４
Description
本開示は、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の製造方法に関する。
プラズマ処理装置は、基板をプラズマ処理する処理容器、処理容器内で基板を載置する載置台、処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部、処理容器内から処理ガスを排気する排気部、および処理容器内でプラズマを生成する高周波給電部等を備える。
また、特許文献１に開示されているように、プラズマ処理装置は、処理ガスの排気を制御するために、載置台の周囲において処理容器の排気口（排気部）の上部を覆うとともに、プラズマ処理空間に露出したバッフル板を備える。このバッフル板は、導電体で形成されるとともに処理容器を介して接地電位に接続されていることで、バッフル板を対向電極として形成される電界により、処理ガスから生成されたプラズマを閉じ込めることができる。
本開示は、処理容器のプラズマ処理空間に露出する部材の異常放電を安定的に抑制できる技術を提供する。
本開示の一態様によれば、プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置であって、プラズマ処理空間を内部に有する処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも１つの第１の面を有し、前記処理容器の内部構造の一部を構成する第１の部材と、前記処理容器の内部に設けられ、前記第１の部材の前記第１の面に隣接する第２の面に接触する第２の部材と、を備え、前記第１の部材は、前記第１の面の一部であって前記第２の面に隣接し、かつ前記第２の部材が前記第２の面に接触した状態で凹部を形成する傾斜面を有し、少なくとも前記第１の面および前記傾斜面は、溶射膜により相互に連続して被覆されている、プラズマ処理装置が提供される。
一態様によれば、処理容器のプラズマ処理空間に露出する部材の異常放電を安定的に抑制できる。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１は、ガラス材料により形成されたＦＰＤ用基板（以下、単に基板Ｇという）に対して各種の基板処理を行う誘導結合プラズマ（Inductive Coupled Plasma:ＩＣＰ）の処理装置である。基板Ｇを加工して製造されるＦＰＤは、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display:ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence:ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）等があげられる。なお、基板Ｇの材料としては、ガラス以外にも、合成樹脂等を適用し得る。
基板Ｇは、表面に回路がパターニングされたもの、あるいは回路を備えない支持基板等のいずれでもよい。基板Ｇの平面寸法は、長辺が１８００ｍｍ～３４００ｍｍ程度の範囲であり、短辺が１５００ｍｍ～３０００ｍｍ程度の範囲であるとよい。また、基板Ｇの厚みは、０．２ｍｍ～４．０ｍｍ程度の範囲であるとよい。プラズマ処理装置１が行う基板処理としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理やエッチング処理等があげられる。以下では、基板処理としてエッチング処理を行うプラズマ処理装置１を例にして説明する。
プラズマ処理装置１は、直方体状の箱型の処理容器１０を備える。処理容器１０は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。なお、処理容器１０は、基板Ｇの形状に応じて適切な形状に形成されるとよく、例えば、基板Ｇが円板や楕円板である場合に、処理容器１０も円筒状や楕円筒状等に形成されることが好ましい。
処理容器１０は、鉛直方向の所定位置に、当該処理容器１０の内側に突出する矩形状の支持枠１１を備え、この支持枠１１により誘電体板１２を水平方向に支持している。処理容器１０は、誘電体板１２を挟んで上チャンバ１３と下チャンバ１４とに分かれている。上チャンバ１３は、アンテナ室１３ａを内側に形成している。下チャンバ１４は、基板Ｇが収容されるとともに、基板処理を行う内部空間１４ａを内側に形成している。
下チャンバ１４の側壁１５は、ゲートバルブ１６によって開閉する搬入出口１７を備える。プラズマ処理装置１は、ゲートバルブ１６の開放時に、図示しない搬送装置により、搬入出口１７を介して基板Ｇの搬出入を行う。
また、下チャンバ１４の側壁１５は、接地線１８を介して接地（接地電位に接続）されている。下チャンバ１４の四方の側壁１５は、無端状に周回するシール溝１９を上端に有する。シール溝１９にＯリング等のシール部材２０が配置されることで、支持枠１１および下チャンバ１４は、内部空間１４ａを気密にシールしている。
支持枠１１は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属によって形成されている。また、誘電体板１２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英によって形成されている。
支持枠１１の内側には、当該支持枠１１に連結され、複数の長尺状部材からなり内部空間１４ａに処理ガスを吐出するシャワーヘッド２１が、誘電体板１２を支持する支持梁を兼ねて設けられている。誘電体板１２は、シャワーヘッド２１の上面に支持されている。シャワーヘッド２１は、アルミニウム等の金属によって形成され、陽極酸化による表面処理が施されていることが好ましい。シャワーヘッド２１の内部には、水平方向に沿ってガス流路２１ａが形成されている。また、シャワーヘッド２１は、ガス流路２１ａとシャワーヘッド２１の下面（内部空間１４ａ）を連通する複数のガス吐出孔２１ｂを有する。
シャワーヘッド２１の上面には、ガス流路２１ａに連通するガス導入管２２が接続されている。ガス導入管２２は、上チャンバ１３内を上方向に延在して当該上チャンバ１３を貫通し、処理容器１０の外部に設けられたガス供給部２３に接続されている。
ガス供給部２３は、ガス導入管２２に結合されるガス供給経路２４を有するとともに、ガス供給経路２４の上流から下流に向かって順に、ガス供給源２５、マスフローコントローラ２６および開閉バルブ２７を備える。エッチング処理において、処理ガスは、ガス供給源２５から供給され、マスフローコントローラ２６により流量が制御されるとともに、開閉バルブ２７により供給タイミングが制御される。この処理ガスは、ガス供給経路２４からガス導入管２２を通ってガス流路２１ａに流入し、各ガス吐出孔２１ｂを通って内部空間１４ａに放出される。
アンテナ室１３ａを形成する上チャンバ１３内には、高周波アンテナ２８が設置されている。高周波アンテナ２８は、銅等の導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に配線して構成される。あるいは、高周波アンテナ２８は、環状のアンテナ線を多重に設置したものでもよい。高周波アンテナ２８の端子には、上チャンバ１３内を上方向に延在する給電部材２９が接続されている。
給電部材２９は、処理容器１０の外部に突出する上端を有し、この上端に高周波給電部３０が接続されている。高周波給電部３０は、給電線３０ａを有し、この給電線３０ａは、インピーダンス整合を行う整合器３１を介して高周波電源３２に接続されている。高周波電源３２は、基板処理に応じた周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を高周波アンテナ２８に印加する。これにより、高周波アンテナ２８は、下チャンバ１４内に誘導電界を形成する。
そして、処理容器１０は、搬入出口１７から搬入された基板Ｇを載置するステージ４０（載置台）を下チャンバ１４内に備える。ステージ４０は、ステージ本体４１、台座４２、複数のリフトピン４３および複数のリフトピン昇降機構４４を有する。下チャンバ１４に搬入された基板Ｇは、各リフトピン昇降機構４４により上昇した各リフトピン４３に受け渡されて、各リフトピン４３を下降させることで、ステージ本体４１上に載置される。
ステージ本体４１は、平面視で長方形状に形成され、基板Ｇと同程度の平面寸法の載置面４１１を有する。例えば、載置面４１１の平面寸法は、長辺が１８００ｍｍ～３４００ｍｍ程度の範囲であり、短辺が１５００ｍｍ～３０００ｍｍ程度の範囲であるとよい。
ステージ本体４１の載置面４１１とシャワーヘッド２１との間には、プラズマ処理空間ＰＣＳが形成される。プラズマ処理空間ＰＣＳでは、高周波アンテナ２８が形成した誘導電界により、シャワーヘッド２１から内部空間１４ａに供給した処理ガスをプラズマ化したプラズマが生成される。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間ＰＣＳにて生成されたプラズマ中のエッチャントにより基板Ｇのエッチング処理を行う。
また、ステージ本体４１は、アルミニウムやアルミニウム合金等によって形成され、冷却機構を備える。冷却機構は、例えば、ステージ本体４１内部に冷媒を循環させる流路４５と、流路４５に冷媒を供給するチラー４６とによって構成されてもよい。さらに、ステージ本体４１は、抵抗体であるヒータ線（不図示）を内部に備えてもよい。これらを制御部６０により制御することで、ステージ本体４１は、精密な温度制御を行える。例えば、プラズマ処理装置１は、基板処理（エッチング処理）を行う際に、チラー４６やヒータ線によりステージ４０の載置面４１１を、８０℃程度に温度調節してその温度状態を維持する。
台座４２は、絶縁材料によって形成され、下チャンバ１４の底壁３３に配置されてステージ本体４１を支持する。台座４２は、底部に開口を有しており、底壁３３に対してステージ本体４１を離間させた状態で、ステージ本体４１を固定および支持している。台座４２は、ステージ本体４１を支える下部部材と、ステージ本体４１の側面を囲む上部部材とに分離可能な構造であってもよい。さらに、ステージ４０は、基板処理時に、ステージ４０側にプラズマを引き込むためのバイアスを形成する高周波電力を供給する図示しないバイアス電源部を備える。接地電位に接続される下チャンバ１４の側壁１５や後述のバッフル板１００は、このバイアス用の高周波電力に対して対向電極として機能する。
図２は、図１のプラズマ処理装置１の下チャンバ１４を示す概略平面図である。図１および図２に示すように、プラズマ処理装置１において、ステージ４０の外周と処理容器１０の側壁１５との間の空間は、処理容器１０から排出する処理ガスが流通する凹空間３４となっている。
プラズマ処理装置１は、この凹空間３４を構成する底壁３３に、内部空間１４ａの処理ガスを排気する排気口３３ａを備える。具体的には、ステージ４０の一対の短辺側にそれぞれ排気口３３ａが２つずつ設けられる。
また、処理容器１０において一対の長辺側の各々には、処理容器１０の凹空間３４に隣接するように、長方形状の排気用チャンバ３５が連設されている。そして、プラズマ処理装置１は、各排気用チャンバ３５を構成する底部に排気口３３ｂを３つ備える。つまり、３つの排気口３３ｂは、ステージ４０の一対の長辺側にそれぞれ設けられる。
一対の長辺側の各排気用チャンバ３５は、各排気口３３ｂの直径よりも若干大きな幅を有し、処理容器１０の長辺に沿うように連結されている。各排気用チャンバ３５の内部には、各排気口３３ｂに処理ガスを誘導するために、図示しないフィン等が設けられている。各排気用チャンバ３５は、処理容器１０の側壁１５に形成された複数の連通孔３６を介して凹空間３４に連通している。
一対の長辺側の各排気口３３ｂは、正円形状に形成されている。これに対し、一対の短辺側の各排気口３３ａは、半円形状に形成され、処理容器１０の側壁１５とステージ４０との間に設けられている。各排気口３３ａ、３３ｂの直径は、処理容器１０の大きさにもよるが、例えば、２００ｍｍ～４００ｍｍ程度の範囲に設定されることが好ましい。また、各排気口３３ａ、３３ｂには、部品の落下を防止するために、排気網３７が設けられてもよい。
図１に戻り、プラズマ処理装置１は、処理容器１０の外部において各排気口３３ａ、３３ｂに接続される排気部５０を備える。排気部５０は、排気口３３ａ、３３ｂに接続される排気管５１と、排気管５１に設けられて処理容器１０内の処理ガス（基板の処理に寄与しなかった処理ガス）を排気する排気機構５２と、を含む。排気機構５２は、基板の処理において発生した揮発性の反応生成物等も排気する。
排気機構５２は、排気管５１の処理ガスの流通方向下流側に向かって順に、ＡＰＣ（Automatic Pressure Control）バルブ５３、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）５４およびドライポンプ５５を備える。排気機構５２は、ドライポンプ５５により処理容器１０内を粗引きした後、ターボ分子ポンプ５４により処理容器１０内を真空引きする。また、排気機構５２は、ＡＰＣバルブ５３の開度を調整することにより、内部空間１４ａの圧力を制御する。
そして、プラズマ処理装置１は、ステージ４０の外周かつプラズマ処理空間ＰＣＳと排気口３３ａ、３３ｂとの間に複数のバッフル板１００（第１の部材）を備える。各バッフル板１００は、ステージ４０の周囲において処理ガスの排気経路を規制する。
図２に示すように、本実施形態において複数のバッフル板１００は、ステージ４０の周方向に沿って間隔を開けて配置されている。詳細には、プラズマ処理装置１は、ステージ４０の一対の短辺側において、それぞれの両端の角部寄りの各々にバッフル板１００を１つずつ配置し、またステージ４０の一対の長辺側において、それぞれの両端の角部寄りの各々にバッフル板１００を１つずつ配置している。
各バッフル板１００は、板状に形成されており、平面視で長方形状を呈している。各バッフル板１００の短辺１０１、１０２の長さは、凹空間３４の幅に略一致している。各バッフル板１００の長辺１０３、１０４の長さは、鉛直方向から見た平面視で、排気口３３ａ、３３ｂの直径よりも長く設定されることが好ましい。これにより各バッフル板１００は、排気口３３ａを確実に覆うことができる。例えば、各バッフル板１００の長辺１０３、１０４の長さは、排気口３３ａ、３３ｂの直径の１．５倍～４倍程度の範囲に設定される。
図３は、バッフル板１００と支持部材１２０の組付け状態を示す斜視図である。図３に示すように、バッフル板１００は、処理容器１０内への設置状態で、当該バッフル板１００の一対の長辺１０３、１０４側にそれぞれ接触する支持部材１２０（第２の部材）により支持される。支持部材１２０は、処理容器１０の側壁１５側においてバッフル板１００の一方の長辺１０３を支持する第１支持部材１２１と、ステージ４０の側面側においてバッフル板１００の他方の長辺１０４を支持する第２支持部材１２６と、を含む。第１支持部材１２１および第２支持部材１２６は、導電性を有する金属材料（例えば、処理容器１０と同じ金属材料：アルミニウム等）により形成されている。
図２および図３に示すように、第１支持部材１２１は、鉛直方向上側に突出して処理容器１０の中央側にて凹空間３４を閉塞する縦板部１２２と、縦板部１２２から側壁１５に沿うように延びてバッフル板１００を支持する支持フレーム１２３と、を有する。縦板部１２２は、バッフル板１００の内側の凹空間３４を閉塞することで、処理容器１０の中央側から処理ガスが排気口３３ａに向かうことを規制する。これによりプラズマ処理空間ＰＣＳの処理ガスは、処理容器１０の四隅の角部に向かい、角部からバッフル板１００を回り込むように流通して排気口３３ａに導かれる。
支持フレーム１２３は、ネジ止め等により処理容器１０に固定される基部１２４と、基部１２４から処理容器１０の内側に突出する突出部１２５と、を有する（図４も参照。図３においては簡略化して記載。）。そして、支持フレーム１２３は、基部１２４および突出部１２５の上面１２３ａにおいてバッフル板１００の長辺１０３側の下面を支持する。このため、上面１２３ａは、平坦状に形成されている。
一方、第２支持部材１２６は、ステージ４０の側面に沿って配置されるとともに、ネジ止め等の適宜の固定手段によって底壁３３に固定されている。この第２支持部材１２６は、ステージ４０の側面を固定するための部材（上記の台座４２または台座４２の外周に設けられる枠）を適用することができる。第２支持部材１２６の上端部には、ステージ４０の外側方向に突出する突出部１２７が設けられ、突出部１２７の上面１２７ａにおいてバッフル板１００の長辺１０４側の下面を支持する。このため、突出部１２７の上面１２７ａは平坦状に形成されている。
第１支持部材１２１および第２支持部材１２６は、処理容器１０（下チャンバ１４）の底壁３３または側壁１５に固定されていることで、処理容器１０を介して接地電位に接続されている。なお、第１支持部材１２１および第２支持部材１２６においてバッフル板１００の接触支持箇所以外の箇所は、非導電性の溶射膜により被覆されていてもよい。さらに図３に示すように、第１支持部材１２１における上面１２３ａの高さと、第２支持部材１２６における上面１２７ａの高さとは相互に異なってもよい。例えば、第１支持部材１２１の方が第２支持部材１２６よりも低くなっていることで、バッフル板１００において一対の長辺１０３、１０４の間の板部分を傾斜した状態で保持できる。
図４は、バッフル板１００を第１支持部材１２１により支持した状態を示す断面図である。図３および図４に示すように、各バッフル板１００は、各支持部材１２０（第１支持部材１２１、第２支持部材１２６）に対して一対の長辺１０３、１０４が支持される。このバッフル板１００は、板状の基材１０５と、基材１０５の表面に積層（コーティング）された溶射膜１１０と、により形成されている。
基材１０５は、導電性を有する材料により形成されれば特に限定されず、例えば、アルミニウム、鉄、銅またはこれらの合金等の金属を適用することができる。基材１０５は、射出成形、プレス、切削等の適宜の加工方法によって、凹空間３４に配置可能な長方形状に形成される。基材１０５の板厚は、特に限定されるものではないが、例えば、３ｍｍ～６ｍｍ程度の範囲に設定されるとよい。本実施形態に係る基材１０５の板厚は、５ｍｍとなっている。
支持部材１２０に支持されるバッフル板１００は、鉛直方向上側を臨む上面１０６と、上面１０６に対して略直交方向に延在する側面１０７（第１の面）と、上面１０６の反対面を構成する下面１０８（第２の面）と、を有する。そして、バッフル板１００の下面１０８が、長辺１０３、１０４の延在方向に沿って、第１支持部材１２１の上面１２３ａおよび第２支持部材１２６の上面１２７ａに支持される。
バッフル板１００の短辺１０１、１０２および長辺１０３、１０４を構成する側面１０７は、上面１０６および下面１０８に対して直交する主面１０７ａと、主面１０７ａの下側で傾斜した第１傾斜面１０７ｂと、主面１０７ａの上側で傾斜した第２傾斜面１０７ｃと、を有する。特に、長辺１０３、１０４の側面１０７については、第１傾斜面１０７ｂは、下面１０８に隣接し、かつ支持部材１２０が下面１０８に接触した状態で、支持部材１２０との間に凹部１０９を形成する。一方、第２傾斜面１０７ｃは、上面１０６に隣接する。なお、バッフル板１００は、第２傾斜面１０７ｃを備えない構成でもよい。
第１傾斜面１０７ｂは、第２傾斜面１０７ｃよりも大きく形成される。また本実施形態において、主面１０７ａの長さＬｍと第１傾斜面１０７ｂの長さＬｔとは、同程度に設定されているか、第１傾斜面１０７ｂの長さＬｔが主面１０７ａの長さＬｍよりも長く設定されている。なお、第１傾斜面１０７ｂの長さＬｔは、主面１０７ａの長さＬｍより短く設定されてもよい。
また、主面１０７ａに対する第１傾斜面１０７ｂの傾斜角度θは、例えば、３０°～６０°の範囲に設定されることが好ましい。本実施形態に係る傾斜角度θは、４５°に設定されている。このように、主面１０７ａと第１傾斜面１０７ｂとを有するように側面１０７が形成されることで、主面１０７ａから第１傾斜面１０７ｂと下面１０８の境界までの水平方向の奥行Ｄｓ（主面１０７ａからの凹部１０９の深さ）が充分に長くなる。第１傾斜面１０７ｂと下面１０８の境界までの奥行Ｄｓが長いことで、境界に対してプラズマを届き難くすることができる。例えば、奥行Ｄｓの実寸としては、１ｍｍ以上、更に好ましくは１ｍｍ～１０ｍｍの範囲とすることがあげられる。
そして、バッフル板１００は、上記のように形成された基材１０５の上面１０６および側面１０７に溶射膜１１０が積層されている。その一方で、基材１０５の下面１０８は、溶射膜１１０が積層されておらず、基材１０５自体が露出された基材露出面１１１となっている。
つまり、本実施形態に係るバッフル板１００は、プラズマ処理空間ＰＣＳに対向する上面１０６全体を溶射膜１１０により被覆している他に、プラズマ処理空間ＰＣＳに露出される側面１０７も溶射膜１１０により被覆している。この溶射膜１１０は、上面１０６、側面１０７を構成している主面１０７ａ、第１傾斜面１０７ｂおよび第２傾斜面１０７ｃに対して、相互に連続するように隙間なく形成される。また、溶射膜１１０は、バッフル板１００の短辺１０１、１０２および長辺１０３、１０４を含む側面１０７の全周にわたって形成されている。また、少なくとも、長辺１０３、１０４における第１傾斜面１０７ｂと下面１０８との境界には、溶射膜１１０の端部が存在する。それゆえ、長辺１０３、１０４における第１傾斜面１０７ｂと下面１０８との境界は、同時に、溶射膜１１０と基材露出面１１１の境界でもある。
溶射膜１１０は、非導電性の材料が適用されれば、特に限定されない。例えば、溶射膜１１０の材料としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化イットリウム（イットリア）、フッ化イットリウム、酸化ジルコニウム、ムライト（Ａｌ６Ｏ１３Ｓｉ２）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等のセラミックスを適用し得る。例えば、溶射膜１１０は、アルゴンガス等のキャリアガスにより溶射用粉末を噴出しつつ、この噴出空間においてプラズマを生成することで溶射用粉末が溶解したプラズマジェットを形成し、プラズマジェットを基材１０５に吹き付けることで形成される。またプラズマジェットの吹き付け中に基材１０５を移動させることで、基材１０５の上面１０６および側面１０７の全体に溶射膜１１０を形成できる。また、溶射膜の代わりに、カプトン（登録商標）若しくはアルマイト等により被覆してもよい。
このように形成された溶射膜１１０は、プラズマ処理空間ＰＣＳにおいて生成されたプラズマが基材１０５との間で異常放電を起こすことを防止する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理を一層安定して行うことが可能となる。特に、バッフル板１００は、下面１０８に隣接する側面１０７に第１傾斜面１０７ｂを設けることによって支持部材１２０との間に凹部１０９を形成し、溶射膜１１０の端部にプラズマが回り込むことも確実に防止することができる。
その一方で、バッフル板１００は、支持部材１２０に接触する基材１０５の下面１０８を基材露出面１１１としていることで、バッフル板１００と支持部材１２０とを安定して電気的に導通させることができる。支持部材１２０は、処理容器１０を介して接地電位に接続されていることから、支持部材１２０に導通したバッフル板１００も接地電位に接続されることになる。これにより、処理ガスから生成されたプラズマが、バッフル板１００により形成された電界によって閉じ込められ、プラズマ処理装置１は、プラズマが排気部５０に侵入することを抑制して、排気部５０における異常放電の発生を抑制できる。
なお、バッフル板１００は、基材１０５の下面１０８全体を基材露出面１１１とすることに限定されず、支持部材１２０と接触する箇所以外の下面１０８の一部または全部を溶射膜１１０で覆う構成としてもよい。例えば、バッフル板１００の短辺１０１、１０２側の一定領域について、上面１０６および側面１０７だけでなく、下面１０８にも溶射膜１１０を形成することで、短辺１０１、１０２側でのプラズマの異常放電をより効果的に防ぐことができる。
また、図３に示すように、バッフル板１００は、当該バッフル板１００を支持部材１２０に固定するために、複数の固定ネジ１１６を通す孔部１１５を複数備える。各固定ネジ１１６は、各孔部１１５を介して支持部材１２０のネジ穴（不図示）に螺合される。さらに、プラズマ処理装置１は、固定ネジ１１６を覆う非導電性のキャップ１１７を装着している。このため、バッフル板１００は、キャップ１１７に覆われる孔部１１５の周辺を、溶射膜１１０で被覆しない基材露出面１１１とすることができる。
図１に戻り、プラズマ処理装置１は、装置全体の動作を制御する制御部６０を有する。制御部６０は、１以上のプロセッサ６１、メモリ６２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を備える制御用コンピュータである。１以上のプロセッサ６１は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものを適用し得る。メモリ６２は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含み、プログラムおよびレシピデータを保存する制御部６０の記憶部を形成している。なお、メモリ６２の一部は、プロセッサ６１に内蔵されていてもよい。入出力インタフェースには、プラズマ処理装置１のユーザインタフェース（不図示）が接続されている。ユーザインタフェースとしては、例えば、タッチパネル、モニタ、キーボード等があげられる。１以上のプロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを実行し、またレシピデータに沿ってプラズマ処理を基板Ｇに対して行う。
本開示のプラズマ処理装置１は、基本的には以上のように構成され、以下、このプラズマ処理装置１の製造方法について図５を参照しながら説明する。図５（Ａ）は、プラズマ処理装置１の製造方法を示すフローチャートであり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のバッフル板準備工程を示すフローチャートである。
プラズマ処理装置１の製造方法では、上記したバッフル板１００を処理容器１０に取り付ける作業を行う。具体的には、製造方法では、図５（Ａ）に示すように、処理容器準備工程（ステップＳ１）、バッフル板準備工程（ステップＳ２）、支持部材設置工程（ステップＳ３）、バッフル板設置工程（ステップＳ４）、最終組立工程（ステップＳ５）を行う。
処理容器準備工程は、プラズマ処理空間ＰＣＳを内部に有する処理容器１０を準備する。処理容器１０の上チャンバ１３および下チャンバ１４は、射出成形等の適宜の加工方法により加工することで提供される。処理容器準備工程では、処理容器１０の上チャンバ１３を外した状態で、下チャンバ１４の内部にステージ４０を設置する。ステージ４０の設置時には、ステージ４０に必要な構成（台座４２等）の構成も合わせて組み付ける。また、上チャンバ１３には、支持枠１１、誘電体板１２、シャワーヘッド２１、高周波アンテナ２８等の各種の構成が設置される。
バッフル板準備工程は、処理容器１０の内部に設けられ、処理容器１０の内部構造の一部を構成するバッフル板１００を準備する。このバッフル板準備工程では、図５（Ｂ）に示すように、溶射膜１１０を有するバッフル板１００を加工するための加工方法を実施する。
加工方法では、まず、鋳造、切削、プレス等の処理によって、上記したバッフル板１００の元となる長方形状かつ板状の基材１０５を形成する（ステップＳ２‐１）。
次に、基材１０５の一対の短辺１０１、１０２および一対の長辺１０３、１０４の側面１０７に対して、切削装置により切削加工を行うことで、第１傾斜面１０７ｂおよび第２傾斜面１０７ｃを形成する（ステップＳ２‐２）。
その後、基材１０５の上面１０６、一対の短辺１０１、１０２および一対の長辺１０３、１０４の側面１０７を溶射膜１１０により被覆する（ステップＳ２‐３）。これにより、溶射膜１１０を有するバッフル板１００が形成される。また溶射膜１１０の形成時には、基材１０５の下面１０８を溶射膜１１０により被覆しないことで、下面１０８を基材露出面１１１として残すことができる。
図５（Ａ）に戻り、支持部材設置工程では、支持部材１２０である第１支持部材１２１および第２支持部材１２６を処理容器１０の内部に設置する。なお、支持部材１２０は、ステージ４０の設置時に合わせて設置してよいことは勿論である。
そして、バッフル板設置工程では、バッフル板１００を支持部材１２０に設置する。バッフル板１００の長辺１０３側の下面１０８を第１支持部材１２１の上面１２３ａに接触させた状態で、各固定ネジ１１６によりネジ止めし、各固定ネジ１１６をそれぞれキャップ１１７で覆う。同様に、バッフル板の長辺１０４側の下面１０８を第２支持部材１２６の上面１２７ａに接触させた状態で、各固定ネジ１１６によりネジ止めし、各固定ネジ１１６をそれぞれキャップ１１７で覆う。これにより、設置状態では、長辺１０３側の第１傾斜面１０７ｂと第１支持部材１２１の上面１２３ａの間、および長辺１０４側の第１傾斜面１０７ｂと第２支持部材１２６の上面１２７ａの間の各々に、凹部１０９が形成される（図４も参照）。
最後に、最終組立工程において、バッフル板１００を設置した下チャンバ１４の上部に上チャンバ１３を組み付けることで、処理容器１０を完成させる。さらに、最終組立工程では、処理容器１０の外側の構成（ガス供給部２３、高周波電源３２、チラー４６、排気部５０等）を設置することで、プラズマ処理装置１を製造することができる。
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１のプラズマ処理時の動作について、図１～図４を参照して説明する。
まず、プラズマ処理装置１は、ゲートバルブ１６を開放した状態とする。基板Ｇは、搬送機構により搬入出口１７から内部空間１４ａに搬入され、リフトピン昇降機構４４により昇降する複数のリフトピン４３に受け渡され、各リフトピン４３が下降することによりステージ４０の載置面４１１に載置される。
次に、プラズマ処理装置１は、ガス供給部２３により処理ガスを供給し、シャワーヘッド２１のガス吐出孔２１ｂを介してプラズマ処理空間ＰＣＳに処理ガスを噴出する。また、プラズマ処理装置は、ＡＰＣ５４により圧力を制御しつつ排気口３３ａ、３３ｂから排気管５１を介して内部空間１４ａを排気する。
さらに、プラズマ処理装置１は、高周波電源３２から、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ２８に供給し、これにより誘電体板１２を介してプラズマ処理空間ＰＣＳ内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、プラズマ処理空間ＰＣＳにおいて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。このプラズマにより、プラズマ処理装置１は、基板Ｇの所定の膜に対して、例えばプラズマエッチングやプラズマアッシング等の基板処理を行うことができる。
また、プラズマ処理空間ＰＣＳに供給され基板の処理に寄与しなかった処理ガスは、ターボ分子ポンプ５４により吸引されることで、排気口３３ａおよび排気口３３ｂから排気管５１を通して排気される。この際、凹空間３４に設けられたバッフル板１００は、処理ガスの排気抵抗を高めるとともに、図２に示すように処理容器１０の四隅に処理ガスを導くことで、処理ガスの排気特性を均一化する（図２中では、図示の便宜上、処理容器１０の右上および右下の隅のみに処理ガスの流れを示している）。処理ガスから生成されたプラズマは、接地電位であるバッフル板１００や処理容器１０が形成する電界により閉じ込められるため、排気口３３ａ、３３ｂへの侵入が抑制される。
また、基材１０５に積層された溶射膜１１０は、バッフル板１００においてプラズマ処理空間ＰＣＳに露出している上面１０６および側面１０７全体を覆っている。このため、バッフル板１００は、プラズマと基材１０５との間の異常放電の発生を抑制することができる。
特に、バッフル板１００の側面１０７を被覆する溶射膜１１０は、当該側面１０７に異常放電が生じることを防止する。また、バッフル板１００は、第１傾斜面１０７ｂにより支持部材１２０との間で大きな凹部１０９を形成しており、基材露出面１１１となっている下面１０８と溶射膜１１０が形成されている第１傾斜面１０７ｂとの境界、即ち、溶射膜１１０と基材露出面１１１との境界を充分に奥側に配置させている。これにより、プラズマが溶射膜１１０の端部に回り込むことを確実に阻止することができる。
以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。
本開示の第１の態様は、プラズマにより基板Ｇを処理するプラズマ処理装置１であって、プラズマ処理空間ＰＣＳを内部に有する処理容器１０と、処理容器１０の内部に設けられ、プラズマ処理空間ＰＣＳに露出する少なくとも１つの第１の面（側面１０７）を有し、処理容器１０の内部構造の一部を構成する第１の部材（バッフル板１００）と、処理容器１０の内部に設けられ、第１の部材の第１の面に隣接する第２の面（下面１０８）に接触する第２の部材（支持部材１２０）と、を備え、第１の部材は、第１の面の一部であって第２の面に隣接し、かつ第２の部材が第２の面に接触した状態で凹部１０９を形成する傾斜面（第１傾斜面１０７ｂ）を有し、少なくとも第１の面および傾斜面は、溶射膜１１０により相互に連続して被覆されている。
上記によれば、プラズマ処理装置１は、処理容器１０のプラズマ処理空間ＰＣＳに露出する第１の部材（バッフル板１００）を溶射膜１１０により被覆していることで、第１の部材の異常放電を安定的に抑制できる。特に、第１の部材は、第１の面（側面１０７）に傾斜面（第１傾斜面１０７ｂ）を有することで、傾斜面と第２の面（下面１０８）の境界をプラズマに晒され難くすることができる。そして、プラズマが溶射膜１１０と基材露出面１１１との境界に入り込んで異常放電を引き起こすことを回避することが可能となる。
また、第１の部材（バッフル板１００）の第２の面（下面１０８）は、少なくとも第２の部材（支持部材１２０）に接触する接触領域に、溶射膜１１０が施されていない露出面（基材露出面１１１）を有する。これにより、プラズマ処理装置１は、溶射膜１１０を介さずに第１の部材の露出面を第２の部材に接触させることが可能となり、第１の部材と第２の部材とを電気的に一体化した構成とすることができる。
また、第２の部材は、第１の部材（バッフル板１００）を支持する支持部材１２０であり、第１の部材は、露出面（基材露出面１１１）を介して支持部材１２０に電気的に導通している。これにより、プラズマ処理装置１は、第１の部材と支持部材１２０を電気的に導通させることができ、異常放電を抑制しつつ第１の部材をバイアス用の高周波に対する対向電極として機能させることができる。
また、処理容器１０は、基板Ｇを載置するステージ４０と、ステージ４０よりも下方に配置される排気口３３ａ、３３ｂと、を備え、第１の部材は、ステージ４０の外周に配置されるバッフル板１００であり、第１の面はバッフル板１００の側面１０７であり、第２の面はバッフル板１００の下面１０８である。これにより、プラズマ処理装置１は、異常放電を安定的に抑制できる構造をステージ４０の外周に設置されるバッフル板１００に適用できる。
また、バッフル板１００は、第１の面（側面１０７）と隣接するとともに第２の面（下面１０８）とは反対側の面である第３の面を有し、当該第３の面は、バッフル板１００の上面（１０６）を構成し、プラズマ処理空間ＰＣＳに露出しており、溶射膜１１０は、第１の面および第３の面にわたって連続して形成されている。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間ＰＣＳに露出される面全体を溶射膜１１０により被覆することができ、バッフル板１００の異常放電をより確実に低減できる。
溶射膜１１０は、バッフル板１００の側面１０７の全周にわたって形成されている。これにより、プラズマ処理装置１は、バッフル板１００の側面１０７における異常放電の発生を安定的に防ぐことができる。
また、バッフル板１００は、平面視で長方形状に形成され、第２の部材（支持部材１２０）は、バッフル板１００の一対の長辺１０３、１０４の各々を支持する。これにより、プラズマ処理装置１は、第２の部材によりバッフル板１００の一対の長辺１０３、１０４を安定して支持しつつ、溶射膜１１０によりバッフル板１００の側面における異常放電を抑制できる。
また、溶射膜１１０は、非導電性のセラミックスにより形成される。これにより、プラズマ処理装置１は、バッフル板１００の基材１０５に溶射膜１１０を簡単に形成しつつ、バッフル板１００の異常放電を効果的に抑制できる。
また、本開示の第２の態様は、プラズマにより基板Ｇを処理するプラズマ処理装置１の製造方法であって、プラズマ処理空間ＰＣＳを内部に有する処理容器１０を準備する工程と、プラズマ処理空間ＰＣＳに露出する少なくとも１つの第１の面（側面１０７）を有し、処理容器１０の内部構造の一部を構成する第１の部材（バッフル板１００）を準備する工程と、第１の部材の第１の面に隣接する第２の面（下面１０８）に接触可能な第２の部材（支持部材１２０）を処理容器１０の内部に設置する工程と、第１の部材を第２の部材に設置する工程と、を有し、第１の部材を準備する工程では、第１の面の一部であって第２の面に隣接する箇所に傾斜面（第１傾斜面１０７ｂ）を形成する加工と、傾斜面の形成後に、少なくとも第１の面および傾斜面を溶射膜１１０により連続して被覆する加工と、を行い、第１の部材を第２の部材に設置する工程では、第１の部材の第２の面を第２の部材に接触させることで、傾斜面と第２の部材により凹部１０９を形成する。この場合でも、プラズマ処理装置１の製造方法は、処理容器１０のプラズマ処理空間ＰＣＳに露出する第１の部材の異常放電を安定的に抑制できる。
今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置１は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形およ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、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。今回開示の実施形態では、溶射膜１１０を有する第１の部材としてバッフル板に適用した場合について説明したが、第１の部材は、バッフル板に限らず、複数の部材を電気的に接続した接続部がプラズマに晒されるような構造であれば適用可能である。例えば、第１の部材は、処理容器１０の側壁に設けられた観察用窓の取り付け構造等があげられる。
今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置１では、誘電体窓を有する誘導結合プラズマ装置として説明したが、誘電体窓の代わりに金属窓を備えた誘導結合プラズマ装置であってもよい。また、本開示のプラズマ処理装置１は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１００ バッフル板
１０７ 側面
１０７ｂ 第１傾斜面
１０８ 下面
１０９ 凹部
１１０ 溶射膜
１２０ 支持部材
Ｇ 基板
ＰＣＳ プラズマ処理空間
１０ 処理容器
１００ バッフル板
１０７ 側面
１０７ｂ 第１傾斜面
１０８ 下面
１０９ 凹部
１１０ 溶射膜
１２０ 支持部材
Ｇ 基板
ＰＣＳ プラズマ処理空間
Claims (9)
- プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置であって、
プラズマ処理空間を内部に有する処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも１つの第１の面を有し、前記処理容器の内部構造の一部を構成する第１の部材と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記第１の部材の前記第１の面に隣接する第２の面に接触する第２の部材と、を備え、
前記第１の部材は、前記第１の面の一部であって前記第２の面に隣接し、かつ前記第２の部材が前記第２の面に接触した状態で凹部を形成する傾斜面を有し、
少なくとも前記第１の面および前記傾斜面は、溶射膜により相互に連続して被覆されている、
プラズマ処理装置。 - 前記第１の部材の前記第２の面は、少なくとも前記第２の部材に接触する接触領域に、溶射膜が施されていない露出面を有する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第２の部材は、前記第１の部材を支持する支持部材であり、
前記第１の部材は、前記露出面を介して前記支持部材に電気的に導通している、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記処理容器は、
前記基板を載置するステージと、
前記ステージよりも下方に配置される排気口と、を備え、
前記第１の部材は、前記ステージの外周に配置されるバッフル板であり、前記第１の面は前記バッフル板の側面であり、前記第２の面は前記バッフル板の下面である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記バッフル板は、前記第１の面と隣接するとともに前記第２の面とは反対側の面である第３の面を有し、当該第３の面は、前記バッフル板の上面を構成し、前記プラズマ処理空間に露出しており、
前記溶射膜は、前記第１の面および前記第３の面にわたって連続して被覆されている、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。 - 前記溶射膜は、前記バッフル板の前記側面の全周にわたって形成されている、
請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。 - 前記バッフル板は、平面視で長方形状に形成され、
前記第２の部材は、前記バッフル板の一対の長辺の各々を支持する、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記溶射膜は、非導電性のセラミックスにより形成される、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - プラズマにより基板を処理するプラズマ処理装置の製造方法であって、
プラズマ処理空間を内部に有する処理容器を準備する工程と、
前記プラズマ処理空間に露出する少なくとも１つの第１の面を有し、前記処理容器の内部構造の一部を構成する第１の部材を準備する工程と、
前記第１の部材の前記第１の面に隣接する第２の面に接触可能な第２の部材を前記処理容器の内部に設置する工程と、
前記第１の部材を前記第２の部材に設置する工程と、を有し、
前記第１の部材を準備する工程では、前記第１の面の一部であって前記第２の面に隣接する箇所に傾斜面を形成する加工と、
前記傾斜面の形成後に、少なくとも前記第１の面および前記傾斜面を溶射膜により連続して被覆する加工と、を行い、
前記第１の部材を前記第２の部材に設置する工程では、前記第１の部材の前記第２の面を前記第２の部材に接触させることで、前記傾斜面と前記第２の部材により凹部を形成する、
プラズマ処理装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021211653A JP2023095644A (ja) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の製造方法 |
| CN202211609933.1A CN116344310A (zh) | 2021-12-24 | 2022-12-12 | 等离子体处理装置和等离子体处理装置的制造方法 |
| KR1020220174323A KR20230098018A (ko) | 2021-12-24 | 2022-12-14 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 장치의 제조 방법 |
| TW111148160A TW202341277A (zh) | 2021-12-24 | 2022-12-15 | 電漿處理裝置及電漿處理裝置之製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021211653A JP2023095644A (ja) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2023095644A true JP2023095644A (ja) | 2023-07-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021211653A Pending JP2023095644A (ja) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2023095644A (ja) |
| KR (1) | KR20230098018A (ja) |
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| TW (1) | TW202341277A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7308711B2 (ja) | 2019-09-26 | 2023-07-14 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
-
2021
- 2021-12-24 JP JP2021211653A patent/JP2023095644A/ja active Pending
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2022
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| TW202341277A (zh) | 2023-10-16 |
| CN116344310A (zh) | 2023-06-27 |
| KR20230098018A (ko) | 2023-07-03 |
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