JP6435090B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを利用して基板の処理を行うプラズマ処理装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイの製造過程では、基板に対して、各種の処理、例えば成膜処理、エッチング処理などが行われる。これらの処理を行う基板処理装置として、プラズマ処理装置が知られている。

プラズマ処理装置は、処理容器内で処理ガスのプラズマを生成させて基板の処理を行う。この際、プラズマや腐食性ガスの作用によって、アルミニウム等の金属製の処理容器の内面が消耗する可能性がある。そのため、例えばアルミニウム製の処理容器には、陽極酸化処理（アルマイト処理）が施されている。

また、処理容器本体の損傷や局所的プラズマの発生を防ぐために、処理容器の内側に保護部材を配備することも行われている。例えば、特許文献１では、基板を搬入出するためのゲート開口部に石英製ウォールを配備し、ゲート開口部における局所的プラズマの発生やプラズマの偏りを抑制するとともに、基板面内での処理の均一性を図ることが提案されている。特許文献１では、ゲート開口部に配備する石英製ウォールの厚みを処理容器内の他の部位に比べて大きくすることによって、プラズマからみたゲート開口部の電気インピーダンスを高くしている。

一方、特許文献２では、処理容器内の圧力検出用の開口部に、多孔状又は網目状の導電性の電磁波シールドを配備し、圧力信号に重畳する電磁波ノイズを抑制することが提案されている。

特開２００７−１０３６９７号公報（特許請求の範囲など） 特開平６−２９２４７号公報（図６など）

近年では、ＦＰＤ用の基板に対する大型化の要求が強まっており、一辺が２ｍを超える巨大な基板を処理対象とする場合もある。基板の大型化に対応して処理容器も大型化し、ゲート開口部も大きくなっている。特許文献１で提案されているように、ゲート開口部に配備される石英製ウォールの厚みを大きくして絶縁性を確保する方法では、基板が安全に通過できるように十分なクリアランスを確保するために、石英製ウォールの厚みの分だけゲート開口部の高さを大きくする必要がある。しかし、ゲート開口部を大きくすると、ゲート開口部を開閉させるためのゲートバルブを大型化しなければならなくなる。また、ゲート開口部を大きくすると、処理容器の耐圧強度も低下する。そのため、ゲート開口部の大きさ（高さ）をなるべく抑制しながら、ゲート開口部における局所的プラズマの発生を確実に防止することが求められていた。

また、ゲート開口部における局所的プラズマの発生は、基板を載置する載置台に大きなバイアス電圧を印加した場合に特に発生しやすくなる傾向がある。従って、載置台に大きなバイアス電圧を印加するプラズマ処理装置において、ゲート開口部における局所的プラズマの発生を防止することが求められていた。

本発明の目的は、プラズマ処理装置において、処理容器の貫通開口部における局所的プラズマの発生を防止することである。

本発明のプラズマ処理装置は、処理容器の内部でプラズマを生成させて基板を処理するプラズマ処理装置である。本発明のプラズマ処理装置において、前記処理容器は、貫通開口部が形成された壁を備えており、前記貫通開口部は、互いに対向する開口底面及び開口天井面と、２つの開口側面とを有している。そして、本発明のプラズマ処理装置は、少なくとも前記開口底面に、前記貫通開口部の電気インピーダンスを調整するインピーダンス調整部材が設けられている。

本発明のプラズマ処理装置において、前記貫通開口部は、前記基板を搬入出するゲート開口部であってもよい。

本発明のプラズマ処理装置において、前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が１０以下の材料によって構成されていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置において、前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が４以下の材料によって構成されていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置において、前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が４以下の樹脂材料によってシート状に形成されていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置において、前記インピーダンス調整部材は、ポリテトラフルオロエチレンからなるシートであってもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記インピーダンス調整部材の上に、さらに、誘電体からなるカバー部材が積層して設けられていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記インピーダンス調整部材が、前記カバー部材と同じか、又はそれよりも小さい比誘電率を有する材料によって構成されていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記カバー部材がセラミックスからなるものであってもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記処理容器の内壁面に沿って、該内壁面を前記プラズマから保護する絶縁性の保護部材を備えていてもよい。この場合、前記インピーダンス調整部材によって、前記プラズマから見た前記貫通開口部の電気インピーダンスを前記保護部材よりも高くしてもよい。具体的には、前記保護部材の電気インピーダンスに対して、前記インピーダンス調整部材の電気インピーダンスが８Ω以上大きくてもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記処理容器の内壁面には、該内壁面を前記プラズマから保護する絶縁性の保護膜が形成されていてもよい。この場合、前記インピーダンス調整部材によって、前記プラズマから見た前記貫通開口部の電気インピーダンスを前記保護膜よりも高くしてもよい。具体的には、前記絶縁性の保護膜の電気インピーダンスに対して、前記インピーダンス調整部材のインピーダンスが８Ω以上大きくてもよい。

本発明のプラズマ処理装置において、前記処理容器はアルミニウムからなり、前記絶縁性の保護膜はアルマイト膜からなるものであってもよい。

本発明のプラズマ処理装置は、前記貫通開口部として、外部から前記処理容器の内部を観測するための観測用開口部を備えていてもよい。この場合、前記観測用開口部の前記処理容器の内部側の端部に、前記観測用開口部内への電磁波の進入を遮蔽するための複数の穴を有する導電性の材質よりなる電磁波シールドプレートが設けられていてもよい。

本発明のプラズマ処理装置によれば、インピーダンス調整部材によって、ゲート開口部における局所的プラズマの発生を効果的に防止できる。

本発明の一実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１の誘導結合プラズマ処理装置の内部からみた本体容器の２つの側壁の構成を示す斜視図である。 本体容器の側壁のゲート開口部の周囲を拡大して示す断面図である。 第１の変形例において、本体容器の側壁のゲート開口部の周囲を拡大して示す断面図である。 本体容器の側壁の観測用開口部の周囲を拡大して示す正面図である。 本体容器の側壁の観測用開口部の周囲を拡大して示す断面図である。 第２の変形例において、本体容器の側壁の観測用開口部の周囲を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る誘導結合プラズマ処理装置１の構成を模式的に示す断面図である。なお、以下では、誘導結合プラズマ処理装置を例にして説明するが、本発明は、任意のプラズマ処理装置に対して同様に適用することができる。

図１に示した誘導結合プラズマ処理装置１は、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｓに対してプラズマエッチング処理を行うものである。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）等が例示される。

誘導結合プラズマ処理装置１は、本体容器２Ａと上部容器２Ｂとを有する処理容器２を備えている。

＜本体容器＞
本体容器２Ａは、底壁２ｂと４つの側壁２ｃとを有する角筒形状の容器である。なお、本体容器２Ａは、円筒形状の容器であってもよい。本体容器２Ａの材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料が用いられる。本体容器２Ａの材料としてアルミニウムを用いた場合には、本体容器２Ａの内壁面から汚染物が発生しないように、本体容器２Ａの内壁面にアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。また、本体容器２Ａは接地されている。本体容器２Ａには複数の貫通開口部が形成されている。これらの貫通開口部の構成については、後述する。

＜上部容器＞
上部容器２Ｂは、天井部分２ａと、本体容器２Ａの上部に配置されて、処理容器２内の空間を上下の２つの空間に区画する誘電体壁６と、誘電体壁６を支持する支持部材として、蓋部材７及び支持梁１６とを備えている。

上部容器２Ｂ内にはアンテナ室４が形成され、本体容器２Ａ内には処理室５が形成され、これら２つの部屋は誘電体壁６によって区画されている。すなわち、アンテナ室４は処理容器２内における誘電体壁６の上側の空間に形成され、処理室５は処理容器２内における誘電体壁６の下側の空間に形成されている。従って、誘電体壁６は、アンテナ室４の底部を構成すると共に、処理室５の天井部分を構成する。処理室５は、気密に保持され、そこで基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる。

誘電体壁６は、略正方形形状または略矩形状の上面および底面と、４つの側面とを有する板状をなしている。誘電体壁６の厚みは、例えば３０ｍｍである。誘電体壁６は、誘電体材料によって形成されている。誘電体壁６の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスや、石英が用いられる。なお、誘電体壁６は、複数、例えば４つの部分に分割されていてもよい。

蓋部材７は、上部容器２Ｂの下部に設けられている。蓋部材７は、本体容器２Ａの上端に位置合わせされて配置されている。蓋部材７は、本体容器２Ａ上に配置することで処理容器２が閉じられ、本体容器２Ａと離すことによって処理容器２が開放される。なお、蓋部材７は、上部容器２Ｂと一体であってもよい。

支持梁１６は、例えば十字形状をなしており、誘電体壁６は、蓋部材７と支持梁１６とによって支持されている。

誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、それぞれ上部容器２Ｂの天井部分２ａに接続された上端部を有する複数の円筒形状のサスペンダ８を備えている。図１では、３つのサスペンダ８を図示しているが、サスペンダ８の数は任意である。支持梁１６は、サスペンダ８下端部に接続されている。このようにして、支持梁１６は、複数のサスペンダ８によって上部容器２Ｂの天井部分２ａより吊り下げられて、処理容器２の内部における上下方向の略中央の位置において、水平状態を維持するように配置されている。

支持梁１６には、後述するガス供給装置２０から処理ガスが供給される図示しないガス流路と、このガス流路に供給された処理ガスを放出するための図示しない複数の開口部とが形成されている。支持梁１６の材料としては、導電性材料が用いられる。この導電性材料としては、アルミニウム等の金属材料を用いることが好ましい。支持梁１６の材料としてアルミニウムを用いた場合には、表面から汚染物が発生しないように、支持梁１６の内外の表面にはアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。

＜ガス供給装置＞
本体容器２Ａの外部には、更に、ガス供給装置２０が設置されている。ガス供給装置２０は、例えば、中央のサスペンダ８の中空部に挿入されたガス供給管２１を介して支持梁１６の図示しないガス流路に接続されている。ガス供給装置２０は、プラズマ処理に用いられる処理ガスを供給するためのものである。プラズマ処理が行われる際には、処理ガスは、ガス供給管２１、支持梁１６内のガス流路および開口部を通して、処理室５内に供給される。処理ガスとしては、例えばＳＦ_６ガスが用いられる。

＜第１の高周波供給部＞
誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、アンテナ室４の内部、すなわち処理室５の外部であって誘電体壁６の上方に配置された高周波アンテナ（以下、単に「アンテナ」と記す。）１３を備えている。アンテナ１３は、例えば略正方形の平面角形渦巻き形状をなしている。アンテナ１３は、誘電体壁６の上面の上に配置されている。

処理容器２の外部には、整合器１４と、高周波電源１５とが設置されている。アンテナ１３の一端は、整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。アンテナ１３の他端は、上部容器２Ｂの内壁に接続され、本体容器２Ａを介して接地されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、アンテナ１３に、高周波電源１５から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、アンテナ１３によって、処理室５内に誘導電界が形成される。この誘導電界は、処理ガスをプラズマに転化させる。

＜載置台＞
誘導結合プラズマ処理装置１は、更に、基板Ｓを載置するためのサセプタ（載置台）２２と、絶縁体枠２４と、支柱２５と、ベローズ２６とを備えている。支柱２５は、本体容器２Ａの下方に設置された図示しない昇降装置に接続され、本体容器２Ａの底壁２ｂに形成された開口部２ｂ１を通して、処理室５内に突出している。また、支柱２５は、中空部を有している。絶縁体枠２４は、支柱２５の上に設置されている。この絶縁体枠２４は、上部が開口した箱状をなしている。絶縁体枠２４の底部には、支柱２５の中空部に続く開口部が形成されている。ベローズ２６は、支柱２５を包囲し、絶縁体枠２４および本体容器２Ａの底壁２ｂの内壁に気密に接続されている。これにより、処理室５の気密性が維持される。

サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収容されている。サセプタ２２は、基板Ｓを載置するための載置面２２Ａを有している。サセプタ２２の材料としては、例えば、アルミニウム等の導電性材料が用いられる。サセプタ２２の材料としてアルミニウムを用いた場合には、表面から汚染物が発生しないように、サセプタ２２の表面にアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。

＜第２の高周波供給部＞
処理容器２の外部には、更に、整合器２８と、高周波電源２９とが設置されている。サセプタ２２は、絶縁体枠２４の開口部および支柱２５の中空部に挿通された通電棒を介して整合器２８に接続され、更に、この整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、サセプタ２２には、高周波電源２９からバイアス用の高周波電力（例えば、３８０ｋＨｚの高周波電力）が供給される。この高周波電力は、プラズマ中のイオンを、サセプタ２２上に載置された基板Ｓに効果的に引き込むために使用されるものである。

＜排気装置＞
処理容器２の外部には、更に、複数の排気装置３０が設置されている。排気装置３０は、本体容器２Ａの底壁２ｂの複数箇所に形成された排気口２ｂ２に接続された排気管３１を介して、処理室５に接続されている。基板Ｓに対してプラズマ処理が行われる際には、排気装置３０は、処理室５内の空気を排気し、処理室５内を真空若しくは減圧雰囲気に維持する。

＜貫通開口部＞
図２は、図１の誘導結合プラズマ処理装置１の内部からみた本体容器２Ａの２つの側壁２ｃの構成を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図２では、後述する絶縁部材４５、カバー部材４７及び電磁波シールドプレート４９は図示を省略している。本体容器２Ａの一つの側壁２ｃには、貫通開口部としてのゲート開口部４１が形成されている。ゲート開口部４１は、横長に形成されており、基板Ｓが通過できるように、基板Ｓの幅よりも大きな横幅を有している。ゲート開口部４１は、貫通開口を画する壁面として、互いに対向する開口底面４１ａ及び開口天井面４１ｂと、２つの開口側面４１ｃとを有している。

また、本体容器２Ａの他の側壁２ｃには、ゲート開口部４１とは異なる貫通開口部として、観測用開口部４３が形成されている。観測用開口部４３は、貫通開口を画する壁面として、互いに対向する開口底面４３ａ及び開口天井面４３ｂと、２つの開口側面４３ｃとを有している。

＜ゲートバルブ＞
ゲートバルブ５０は、本体容器２Ａの側壁２ｃの外側に設けられている。ゲートバルブ５０は、図示しない駆動部によってゲート開口部４１を開閉する機能を有している。ゲートバルブ５０は、閉状態でゲート開口部４１を気密に封止する。従って、ゲートバルブ５０は、閉状態で処理室５の気密性を維持すると共に、開状態で処理室５と外部との間で基板Ｓの移送を可能する。

＜ライナー＞
本体容器２Ａの４つの側壁２ｃの内側には、各側壁２ｃの内壁面に沿って、該内壁面を覆ってプラズマから保護する絶縁性の保護部材として、ライナー６０が配備されている。ライナー６０は、例えば石英、アルマイト処理されたアルミニウム等の材質で形成されている。ゲート開口部４１が形成された側壁２ｃに設けられたライナー６０は、当該ゲート開口部４１に対応する開口を有している。観測用開口部４３が形成された側壁２ｃに設けられたライナー６０は、当該観測用開口部４３に対応する開口を有している。

なお、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１では、ゲート開口部４１の開口天井面４１ｂにも、該開口天井面４１ｂを覆うようにライナー６０が装着されている。

＜インピーダンス調整部材＞
次に、図３を参照しながら、ゲート開口部４１に配備されるインピーダンス調整部材について詳細に説明する。図３は、ゲートバルブ５０及びゲート開口部４１を含む側壁２ｃの要部断面図である。ゲート開口部４１の開口底面４１ａには、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４５が配設されている。絶縁部材４５は、例えば、板状又はシート状の形態とすることができる。

絶縁部材４５は、比誘電率が１０以下、好ましくは４以下の材料によって構成されている。ここで、絶縁部材４５を構成する材料としては、例えばアルミナ（比誘電率１０）、石英（比誘電率４）等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン（比誘電率２）、ポリカーボネート（比誘電率３）等の合成樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、ポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性を有する材質の樹脂シートを絶縁部材４５として使用することが望ましい。

ゲート開口部４１に絶縁部材４５を配設することによって、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンス（正確には、ゲート開口部４１における、絶縁部材４５が配備された壁面の電気インピーダンスを意味する。以下、同様である。）を高めて、異常放電や局所的プラズマの発生を防止できる。すなわち、絶縁部材４５によって、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンスを、本体容器２Ａのライナー６０よりも大きくすることができるので、ゲート開口部４１にプラズマ電流が流れ難くなり、異常放電や局所的プラズマの発生を防止できる。

絶縁部材４５は、少なくともゲート開口部４１の開口底面４１ａに設ければよい。開口側面４１ｃ及び／又は開口天井面４１ｂに絶縁部材４５を設けることも可能であるが、ゲート開口部４１に基板Ｓを通過させる際のクリアランスの確保という観点から、ゲート開口部４１の開口底面４１ａにのみ設けることが好ましい。また、基板Ｓへのパーティクル付着を防止するという観点でも、絶縁部材４５は、ゲート開口部４１の開口底面４１ａにのみ設けることが好ましい。開口側面４１ｃ及び／又は開口天井面４１ｂにも絶縁部材４５を設けると、ゲート開口部４１の電気的インピーダンスが高くなり過ぎ、これらの部位が、サセプタ２２に供給されるバイアス電力の対向電極として機能し難くなる。その結果、開口側面４１ｃ及び／又は開口天井面４１ｂへのスパッタ力が弱まって、プラズマ処理中に堆積物が付着しやすくなり、付着した堆積物が剥がれてパーティクル原因となる可能性がある。従って、パーティクル抑制という観点でも、絶縁部材４５は、ゲート開口部４１の開口底面４１ａにのみ設けることが好ましい。

絶縁部材４５は、単一の部材に限らず、複数の部分に分割されていてもよい。また、絶縁部材４５は、単一層に限らず、複数層を重ねて配備してもよい。この場合、各層の絶縁部材４５として、異なる材質のものを用いることができる。

絶縁部材４５の厚みは、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンスを高めて局所的プラズマの発生を防止しながら、ゲート開口部４１を通過する基板Ｓとのクリアランスを十分に確保するために、例えば、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とすることがより好ましい。一例として、絶縁部材４５として、比誘電率が２のポリテトラフルオロエチレン製の樹脂シートを使用する場合、その厚みが２ｍｍ以上であれば、プラズマから見たゲート開口部４１における絶縁部材４５の電気インピーダンスを、本体容器２Ａのライナー６０よりも８Ω以上大きくすることができる。そして、プラズマから見たゲート開口部４１における絶縁部材４５と本体容器２Ａのライナー６０との電気インピーダンスの差が８Ω以上あれば、ゲート開口部４１における異常放電や局所的プラズマの発生を確実に防止できることが実験的に確認されている。なお、絶縁部材４５を複数層とする場合は、複数層の合計厚みを上記範囲内とすることが好ましい。

＜カバー部材＞
図３に示したように、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１は、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４５の上に、カバー部材４７を設けることが好ましい。絶縁部材４５に積層してカバー部材４７を設け、絶縁部材４５の表面を覆うことによって、絶縁部材４５をプラズマによるダメージから保護することができる。

カバー部材４７は、耐プラズマ性を有する材料によって構成することが好ましい。カバー部材４７の材質として、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３；比誘電率１０）、アルマイト処理されたアルミニウム（比誘電率１０）、石英（比誘電率４）などのセラミックスや、アルミニウム基材表面をイットリア溶射膜で被覆した被覆物（比誘電率１１）等を挙げることができる。これらの中でも、カバー部材４７は、比誘電率が１０前後の板材、例えばアルミナ板などによって形成することが好ましい。

カバー部材４７の厚みは、絶縁部材４５をプラズマから保護しながら、ゲート開口部４１を通過する基板Ｓとのクリアランスを十分に確保するために、例えば、２０ｍｍ以下とすることが好ましく、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることがより好ましい。

本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１において、絶縁部材４５は、カバー部材４７と同じか、又はそれよりも小さい比誘電率を有する材料によって構成することが好ましい。従って、カバー部材４７の比誘電率が１０以上のときは、絶縁部材４５の比誘電率は１０以下、カバー部材４７の比誘電率が４以上のときは、絶縁部材４５の比誘電率は４以下の材料によって構成することが好ましい。絶縁部材４５とカバー部材４７との好ましい組み合わせの例として、絶縁部材４５がポリテトラフルオロエチレン等からなる樹脂シートであり、カバー部材４７がアルミナ等のセラミックス製板材である場合を挙げることができる。この場合、樹脂シートの厚みは、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンスを高めて局所的プラズマの発生を防止するため、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とし、セラミックス製板材の厚みは、絶縁部材４５をプラズマから確実に保護する観点から、例えば１０ｍｍ以上１８ｍｍ以下の範囲内とすることができる。ただし、ゲート開口部４１を通過する基板Ｓとのクリアランスを十分に確保するために、樹脂シートの厚みとセラミックス製板材の厚みの合計は、例えば２０ｍｍ以下とすることが好ましい。

本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１では、ゲート開口部４１にカバー部材４７と、比誘電率がカバー部材４７と同じか、又はそれよりも小さい材料からなる絶縁部材４５とを組み合わせて配備することによって、カバー部材４７を単独で配備する場合と比較して、局所的プラズマの発生を防止するために必要な絶縁部材４５とカバー部材４７との合計の厚みを小さく抑えることができる。その結果、ゲート開口部４１自体を広げることなく、ゲート開口部４１に基板Ｓを通過させるために必要なクリアランスを十分に確保することができる。また、高周波電源２９からサセプタ２２に大きなバイアス電圧を印加しても、ゲート開口部４１における局所的プラズマの発生を防止することができる。

＜第１変形例＞
上記のとおり、本体容器２Ａの内壁面にアルマイト処理（陽極酸化処理）を施し、絶縁性の保護膜としてのアルマイト膜を形成することによって、ライナー６０を省略してもよい。図４は、誘導結合プラズマ処理装置１において、ライナー６０を設けず、本体容器２Ａの内壁面に、絶縁性の保護膜としてのアルマイト膜６１を形成した変形例を示している。本体容器２Ａの内壁面にアルマイト膜６１を形成する場合は、絶縁部材４５によって、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンスを、本体容器２Ａのアルマイト膜６１よりも大きくすることができるので、ゲート開口部４１における異常放電や局所的プラズマの発生を防止できる。

＜電磁波シールド部材＞
次に、図５及び図６を参照しながら、貫通開口部としての観測用開口部４３に配備される電磁波シールド部材について説明する。図５は、電磁波シールド部材を装着した状態の観測用開口部４３を含む側壁２ｃの正面図である。図６は、図５におけるVI-VI線矢視における断面を示しており、電磁波シールド部材を装着した状態の観測用開口部４３を含む側壁２ｃの要部断面図である。観測用開口部４３の開口底面４３ａ、開口天井面４３ｂ、２つの開口側面４３ｃには、これらを覆うように、ライナー６０が装着されている。

電磁波シールドプレート４９は、板状をなし、電磁波を遮蔽するために、導電性の材質、例えばステンレス、アルミニウム等の金属によって構成されている。また、電磁波シールドプレート４９は、処理容器２の外部から、処理室５の内部を視認できるように、複数の穴４９ａを有している。電磁波シールドプレート４９は、観測用開口部４３における本体容器２Ａの内部側の端部に配備されている。電磁波シールドプレート４９は、例えば金属製の螺子８０等の固定手段によって、ライナー６０を介して本体容器２Ａの側壁２ｃに装着することができる。電磁波シールドプレート４９は、例えば螺子８０により、接地された本体容器２Ａと導通している。

電磁波シールドプレート４９は、観測用開口部４３における処理室５側の端部を覆うように配備されている。観測用開口部４３の他端側には、例えば石英等の材質からなる透過窓７０が配設されている。この透過窓７０、観測用開口部４３及び電磁波シールドプレート４９を介して、処理室５内の状態、例えばプラズマの発光を観察することができる。観測用開口部４３に電磁波シールドプレート４９を配備することによって、観測用開口部４３内への電磁波の進入を防ぎ、観測用開口部４３における異常放電や局所的プラズマの発生を防止することができる。また、電磁波シールドプレート４９を配備することによって、観測用開口部４３内における付着物や堆積物を抑制できる。

次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置１を用いて基板Ｓに対してプラズマ処理を施す際の処理動作について説明する。

まず、ゲートバルブ５０を開放にした状態で、図示しない搬送機構により基板Ｓを処理室５内に搬入し、サセプタ２２の載置面２２Ａに載置した後、静電チャックなどにより基板Ｓをサセプタ２２上に固定する。

次に、ガス供給装置２０から、ガス供給管２１、支持梁１６内の図示しないガス流路及び複数の開口部を介して処理ガスを処理室５内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室５内を真空排気することにより、処理容器内を例えば１．３３Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。

次に、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波をアンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁６を介して処理室５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、処理室５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。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源２９からサセプタ２２に対して印加される高周波電力によって基板Ｓに効果的に引き込まれ、基板Ｓに対して均一なプラズマ処理が施される。

プラズマ処理の間、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４５によって、プラズマから見たゲート開口部４１の電気インピーダンスがライナー６０（又はアルマイト膜６１）よりも高く維持されるため、ゲート開口部４１における局所的プラズマの発生が抑制される。また、電磁波シールドプレート４９によって、観測用開口部４３内への電磁波の進入が抑制され、観測用開口部４３における局所的プラズマの発生が抑制される。従って、誘導結合プラズマ処理装置１では、処理室５内でプラズマを安定して生成させることが可能になり、基板Ｓの面内及び基板Ｓ間での処理の均一化を実現できる。

＜第２変形例＞
次に、図７を参照しながら、観測用開口部４３にインピーダンス調整部材を配設した第２変形例について説明する。上記のとおり、観測用開口部４３に、電磁波シールドプレート４９を装着することによって（図６参照）、観測用開口部４３内における異常放電や局所的プラズマの発生を防止することができる。しかし、観測用開口部４３に電磁波シールドプレート４９を装着する代わりに、図７に示したように、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４６を配備してもよい。

図７は、第２変形例における観測用開口部４３を含む側壁２ｃの要部断面図である。観測用開口部４３の開口底面４３ａには、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４６が配設されている。なお、絶縁部材４６は、開口底面４３ａだけでなく、開口側面４３ｃ及び／又は開口天井面４３ｂにも設けることができる。また、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４６の上に、カバー部材４８を設けることが好ましい。

観測用開口部４３に設ける絶縁部材４６及びカバー部材４８の構成は、厚みの制約が少ない点を除き、ゲート開口部４１における絶縁部材４５及びカバー部材４７と同様である。本変形例において、観測用開口部４３に設ける絶縁部材４６の厚みは、プラズマから見た観測用開口部４３の電気インピーダンス（正確には、観測用開口部４３における、絶縁部材４６が配備された壁面の電気インピーダンスを意味する。）を高めて、異常放電や局所的プラズマの発生を防止するため十分な任意の厚み、例えば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることができる。また、観測用開口部４３に設けるカバー部材４８の厚みは、絶縁部材４６をプラズマから確実に保護するために十分な任意の厚み、例えば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることができる。

以上説明したように、本実施の形態の誘導結合プラズマ処理装置１によれば、インピーダンス調整部材としての絶縁部材４５によって、ゲート開口部４１における局所的プラズマの発生を効果的に防止できる。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、誘導結合プラズマ装置を例に挙げたが、本発明は、処理容器に開口部を有するプラズマ処理装置であれが制限なく適用可能であり、例えば、平行平板型プラズマ装置、表面波プラズマ装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置など他の方式のプラズマ装置にも適用可能である。また、ドライエッチング装置に限らず、成膜装置やアッシング装置などにも同等に適用可能である。

また、本発明は、ＦＰＤ用基板を被処理体とするものに限らず、例えば半導体ウエハや太陽電池用基板を被処理体とする場合にも適用できる。

１…誘導結合プラズマ処理装置、２Ａ…本体容器、２Ｂ…上部容器、４…アンテナ室、５…処理室、６…誘電体壁、７…蓋部材、８…サスペンダ、１３…アンテナ、１４…整合器、１５…高周波電源、１６…支持梁、２０…ガス供給装置、２１…ガス供給管、２２…サセプタ、２２Ａ…載置面、２４…絶縁体枠、２５…支柱、２６…ベローズ、２８…整合器、２９…高周波電源、３０…排気装置、３１…排気管、４１…ゲート開口部、４３…観測用開口部、４５…絶縁部材、４７…カバー部材、５０…ゲートバルブ、６０…ライナー、Ｓ…基板

Claims (12)

1. 処理容器の内部でプラズマを生成させて基板を処理するプラズマ処理装置であって、
   前記処理容器は、貫通開口部が形成された壁を備えており、
   前記貫通開口部は、前記基板を搬入出するゲート開口部であり、互いに対向する開口底面及び開口天井面と、２つの開口側面とを有しており、
   前記貫通開口部における前記開口底面にのみ、前記貫通開口部の電気インピーダンスを調整するインピーダンス調整部材が設けられ、
   前記インピーダンス調整部材の上に、さらに、誘電体からなり、前記インピーダンス調整部材をプラズマから保護するカバー部材が積層して設けられており、
   前記インピーダンス調整部材が、前記カバー部材よりも小さい比誘電率を有する材料によって構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記インピーダンス調整部材が樹脂シートであり、前記カバー部材がセラミックス製板材であって、前記樹脂シートと前記セラミックス製板材の合計厚みが２０ｍｍ以下である請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が１０以下の材料によって構成されている請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が４以下の材料によって構成されている請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記インピーダンス調整部材は、比誘電率が４以下の樹脂材料によってシート状に形成されている請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記インピーダンス調整部材は、ポリテトラフルオロエチレンからなるシートである請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記カバー部材がセラミックスからなる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記処理容器の内壁面に沿って、該内壁面を前記プラズマから保護する絶縁性の保護部材を備えており、
   前記インピーダンス調整部材によって、前記プラズマから見た前記貫通開口部の電気インピーダンスを前記保護部材よりも高くした請求項１から７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記保護部材の電気インピーダンスに対して、前記インピーダンス調整部材の電気インピーダンスが８Ω以上大きい請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記処理容器の内壁面には、該内壁面を前記プラズマから保護する絶縁性の保護膜が形成されており、
    前記インピーダンス調整部材によって、前記プラズマから見た前記貫通開口部の電気インピーダンスを前記保護膜よりも高くした請求項１から７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記絶縁性の保護膜の電気インピーダンスに対して、前記インピーダンス調整部材のインピーダンスが８Ω以上大きい請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記処理容器はアルミニウムからなり、前記絶縁性の保護膜はアルマイト膜からなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ処理装置。
    

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