JP6833784B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

ドライエッチング、ＣＶＤ、ＰＶＤなどに用いられるプラズマ処理装置には、処理物を載置する載置部が設けられている。また、載置部には、処理物にイオンを引き込むための電極が設けられる場合がある。そして、電極と、高周波電源とがブスバー（配線部材）を介して電気的に接続されている（例えば特許文献１）。

ここで、ブスバーに電流を流すと、ジュール熱によりブスバーの温度が高温になる。一般的に、ブスバーは銅から形成されるため、ブスバーの温度が高温になると表面が酸化して酸化銅が形成される。高周波電流は表皮効果によりブスバーの表面近傍を流れるため、銅よりも抵抗が高い酸化銅がブスバーの表面に形成されていると、発熱量が増大しブスバーの温度がさらに高くなる。そのため、発熱によるエネルギーロスがさらに増大するので、プラズマ処理性能が低下するおそれがある。また、酸化銅の形成は、プラズマ処理装置の使用とともに徐々に進むのでプラズマ処理性能が安定しないことにもなる。

この場合、ブスバーを大きくして表面積を増加させれば、ブスバーの温度上昇を抑制することができる。しかしながら、ブスバーを大きくすると、装置の大型化を招いたり、ブスバーの配置が困難となったりするおそれがある。
また、酸化がし難い金や銀などでブスバーの表面をコーティングすることもできる。しかしながら、プラズマ処理装置に用いられるブスバーは大型の部品であるため、価格の高い金や銀などでブスバーの表面をコーティングすると製造コストが増大することになる。なお、銀は酸化し難い材料ではあるが徐々に酸化が進むので、プラズマ処理性能の初期変動が生じるおそれがある。

また、ブスバーが設けられた環境を不活性ガスでパージしたり、真空にしたりして、ブスバーが設けられた環境から酸素を除く技術も提案されている。しかしながらこの様にすると、プラズマ処理装置の構造の複雑化、大型化を招き、製造コストも増大することになる。
そこで、簡易、且つ安価な構成でブスバーの酸化を抑制することができるプラズマ処理装置の開発が望まれていた。

特開２０１５-２０７５６２号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡易、且つ安価な構成でブスバーの酸化を抑制することができるプラズマ処理装置を提供することである。

実施形態に係るプラズマ処理装置は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、前記チャンバの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、前記プラズマが発生する領域の下方に位置し、処理物が載置される載置部と、前記チャンバの内部を減圧する減圧部と、ブスバーを介して、前記載置部に設けられた電極と電気的に接続された電源と、を備えている。前記ブスバーは、銅と金の合金から形成され、前記ブスバーの表面側においては、前記銅よりも前記金が多く含まれ、前記ブスバーの厚み方向の中心側においては、前記金よりも前記銅が多く含まれている。または、前記ブスバーは、前記銅から形成された第１の層と、前記第１の層を覆い、前記銅と前記金の合金から形成された第２の層と、を有し、前記第２の層の表面側においては、前記銅よりも前記金が多く含まれ、前記第２の層の前記第１の層の側においては、前記金よりも前記銅が多く含まれている。

本発明の実施形態によれば、簡易、且つ安価な構成でブスバーの酸化を抑制することができるプラズマ処理装置が提供される。

本実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。 載置モジュールを例示するための模式斜視図である。 載置モジュールの模式断面図である。 梁の断面を例示するための模式図である。 載置モジュールの取り外しを例示するための模式断面図である。 ブスバーの厚み方向における銅と金の割合を例示するための模式図である。 他の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。 図２は、載置モジュール３を例示するための模式斜視図である。
図３は、載置モジュール３の模式断面図である。
図４は、梁３２ｂの断面を例示するための模式図である。なお、図４は、図３における梁３２ｂのＡ−Ａ線方向の模式断面図である。
図５は、載置モジュール３の取り外しを例示するための模式断面図である。
なお、図５においては、煩雑となるのを避けるために、電源部４、電源部５、ガス供給部７、および制御部８などを省いて描いている。
図１に示すように、プラズマ処理装置１には、チャンバ２、載置モジュール３、電源部４、電源部５、減圧部６、ガス供給部７、および制御部８が設けられている。

チャンバ２は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造となっている。
チャンバ２は、本体部２１、天板２２、および窓２３を有する。
本体部２１は、略円筒形状を呈し、一方の端部に底板２１ａが一体に設けられている。本体部２１の他方の端部は開口している。本体部２１は、例えば、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。また、本体部２１は、接地することができる。本体部２１の内部には、プラズマＰが発生する領域２１ｂが設けられている。本体部２１には、処理物１００を搬入搬出するための搬入搬出口２１ｃが設けられている。搬入搬出口２１ｃは、ゲートバルブ２１ｃ１により気密に閉鎖できるようになっている。

処理物１００は、例えば、フォトマスク、マスクブランク、ウェーハ、ガラス基板などとすることができる。ただし、処理物１００は、例示をしたものに限定されるわけではない。

天板２２は、板状を呈し、本体部２１の開口を塞ぐように設けられている。天板２２は、底板２１ａと対峙させて設けることができる。天板２２の中央領域には、厚み方向を貫通する孔２２ａが設けられている。孔２２ａの中心は、チャンバ２（本体部２１）の中心軸２ａ上に設けることができる。孔２２ａは、電極５１から放射された電磁波を透過させるために設けられている。天板２２は、例えば、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。

窓２３は、板状を呈し、天板２２に設けられている。窓２３は、孔２２ａを塞ぐように設けられている。窓２３は、電磁場を透過させることができ、且つ、エッチング処理を行った際にエッチングされにくい材料から形成されている。窓２３は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。

図２および図３に示すように、載置モジュール３は、載置部３１、支持部３２、およびカバー３３を有する。
載置モジュール３は、チャンバ２（本体部２１）の側面からチャンバ２（本体部２１）の内部に突出し、先端側に載置部３１が設けられる片持ち構造を有している。載置部３１には処理物１００が載置される。載置部３１は、プラズマＰが発生する領域２１ｂの下方に位置している（図１参照）。

載置部３１は、電極３１ａ、絶縁リング３１ｂ、および台座３１ｃを有する。
電極３１ａは、金属などの導電性材料から形成することができる。電極３１ａの上面は、処理物１００を載置するための載置面とすることができる。電極３１ａは、例えば、台座３１ｃにネジ止めすることができる。また、電極３１ａには、ピックアップピン３１ａ１、および温度制御部などを内蔵させることができる。ピックアップピン３１ａ１は、複数設けることができる。

複数のピックアップピン３１ａ１は、棒状を呈し、電極３１ａの上面から突出可能に設けられている。複数のピックアップピン３１ａ１は、処理物１００の受け渡しを行う際に用いられる。そのため、複数のピックアップピン３１ａ１は、図示しない駆動部により、電極３１ａの上面からの突出と、電極３１ａの内部への引き込みが行われるようになっている。複数のピックアップピン３１ａ１の数や配置は、処理物１００の大きさや平面形状などに応じて適宜変更することができる。

温度制御部は、例えば、冷媒の循環ライン（流路）やヒータなどとすることができる。温度制御部は、例えば、図示しない温度センサからの出力に基づいて、電極３１ａの温度、ひいては電極３１ａに載置された処理物１００の温度を制御する。

絶縁リング３１ｂは、リング状を呈し、電極３１ａの側面を覆っている。絶縁リング３１ｂは、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。
台座３１ｃは、電極３１ａと、支持部３２の取付部３２ａとの間に設けられている。台座３１ｃは、電極３１ａと、支持部３２の間を絶縁するために設けられている。台座３１ｃは、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。台座３１ｃは、例えば、支持部３２の取付部３２ａにネジ止めすることができる。

支持部３２は、チャンバ２の内部空間に載置部３１を支持する。支持部３２は、チャンバ２の側面と、載置部３１の下方との間を延びるように配置されている。
支持部３２は、取付部３２ａ、梁３２ｂ、およびフランジ３２ｃを有する。取付部３２ａ、梁３２ｂ、およびフランジ３２ｃは、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。
取付部３２ａは、チャンバ２の内部空間であって、載置部３１の下方に位置している。取付部３２ａの中心が、チャンバ２の中心軸２ａ上に位置するように、取付部３２ａを設けることができる。取付部３２ａは、筒状を呈し、載置部３１側の端面には孔３２ａ１が設けられ、載置部３１側とは反対側の端面には孔３２ａ２が設けられている。ブスバー４２ｃや冷媒用の配管などは、孔３２ａ１を介して電極３１ａに接続される。孔３２ａ２は、ブスバー４２ｃや冷媒用の配管などを接続したり、電極３１ａのメンテナンスを行ったりする際に用いられる。取付部３２ａの載置部３１側の端面には、載置部３１（台座３１ｃ）が設けられる。そのため、取付部３２ａの平面形状は、載置部３１の平面形状と同じとすることができる。取付部３２ａの平面寸法は、載置部３１の平面寸法と同程度か若干大きくすることができる。

梁３２ｂの一方の端部は、取付部３２ａの側面に接続されている。梁３２ｂの他方の端部は、チャンバ２の側面を貫通する孔２ｂ（第１の孔の一例に相当する）を介してフランジ３２ｃと接続されている。梁３２ｂは、チャンバ２の内部空間を、チャンバ２の側面からチャンバ２の中心軸２ａに向けて延びている。梁３２ｂは、角筒状を呈するものとすることができる。梁３２ｂの内部空間は、フランジ３２ｃに設けられた孔３２ｃ１を介して、チャンバ２の外部の空間（大気空間）と繋がっている。そのため、ブスバー４２ｃは大気空間に接している。梁３２ｂの内部空間がチャンバ２の外部の空間と繋がっていれば、梁３２ｂの内部空間の圧力Ｐ１が、チャンバ２の外部の空間の圧力Ｐ２（例えば、大気圧）と同じになる。また、梁３２ｂの内部空間は、取付部３２ａの内部空間と繋げることができる。この場合、支持部３２の内部空間の圧力が、チャンバ２の外部の空間の圧力（例えば、大気圧）と同じになる。

図１に示すように、フランジ３２ｃは、チャンバ２の外側壁に取り付けられる。チャンバ２の側面には、孔２ｂが設けられている。孔２ｂは、取付部３２ａに取り付けられた載置部３１が通過可能な大きさと形状を有している。そのため、図５に示すように、孔２ｂを介して、載置部３１が設けられた載置モジュール３をチャンバ２から取り外したり、載置部３１が設けられた載置モジュール３をチャンバ２に取り付けたりすることができる。すなわち、孔２ｂを介して、載置部３１が設けられた取付部３２ａおよび梁３２ｂを、チャンバ２の内部に搬入することおよびチャンバ２の外部に搬出することが可能となっている。なお、載置モジュール３の取り付けと取り外しを容易にするために、チャンバ２の外側壁にスライダーを設けることもできる。

フランジ３２ｃは、板状を呈し、厚み方向を貫通する孔３２ｃ１を有する（図３参照）。フランジ３２ｃは、例えば、チャンバ２の外側壁にネジ止めすることができる。

図３に示すように、カバー３３は、取付部３２ａの載置部３１側とは反対側の端面に設けられている。カバー３３は、例えば、取付部３２ａにネジ止めすることができる。カバー３３を取付部３２ａに取り付けることで、孔３２ａ２が気密に閉鎖されるようになっている。カバー３３の形状には特に限定がなく、ドーム状のカバー３３としてもよいし、板状のカバー３３としてもよい。カバー３３は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。

ここで、支持部３２を片持ち構造を有するようにすれば、チャンバ２の内部空間に設けた載置部３１の下方に空間ができるので、載置部３１の直下に減圧部６を配置することができる。載置部３１の直下に減圧部６が配置されていれば、実効排気速度が大きく、且つ、偏りのない軸対称な排気を行うことが容易となる。また、支持部３２を片持ち構造を有するようにすれば、水平方向から載置部３１が設けられた支持部３２をチャンバ２から取り外したり、載置部３１が設けられた支持部３２をチャンバ２に取り付けたりすることができる。そのため、載置部がチャンバ２の底面に固定されている場合に比べて、プラズマ処理装置のメンテナンスが容易となる。

ところが、載置部３１には金属製の電極３１ａが設けられている。また、載置部３１には、ピックアップピン３１ａ１やその駆動部、冷媒の循環ラインやヒータなどの温度制御部なども設けられている。そのため、載置部３１の重量が重くなる。支持部３２の先端側に設けられた載置部３１の重量が重くなると、片方側から支持しているため荷重が偏り、載置部３１を支える梁３２ｂの先端が下方に撓み、載置部３１が傾くおそれがある。例えば、載置部３１の重量は５６〜７０ｋｇｆ（重量キログラム）となる場合がある。この様な場合には、載置モジュール３の先端が０．２ｍｍ程度下方に下がる場合がある。

載置部３１には処理物１００が載置されるため、処理物１００が載置される載置面は少なくとも処理物１００の主面の面積以上の面積が必要であり、載置部３１の平面寸法が大きくなる。そのため、平面寸法が大きい載置部３１が傾くと、チャンバ２内のガスの流れが乱れたり、プラズマ密度が不均一となったりして、処理特性が不均一となるおそれがある。
この場合、載置部３１の傾きを抑制するために、載置部３１を支える梁３２ｂの断面寸法を大きくすると排気が妨げられて、実効排気速度が低下したり、偏りのない軸対称な排気が困難となったりするおそれがある。また、載置部３１を支える梁３２ｂを複数にすると、１つの梁３２ｂの断面寸法は小さくできるので、実効排気速度の低下を抑制することができる。また、複数の梁３２ｂの配置により、軸対称な排気を行うこともできる。しかしながら、載置部３１を支える梁３２ｂを複数にすると、チャンバ２の側面に固定する部分が増えるので、支持部の取り付け及び取り外しが困難となり、メンテナンス性が低下するおそれがある。

そこで、本実施の形態に係る支持部３２には、内部に空間を有する梁３２ｂが設けられている。そして、前述したように、梁３２ｂの内部空間がチャンバ２の外部の空間と繋がっている。すなわち、梁３２ｂの内部空間の圧力が、チャンバ２の外部の空間の圧力（例えば、大気圧）と同じとなっている。また、図３および図４に示すように、梁３２ｂの載置部３１側の側部（上側の側部）３２ｂ１の肉厚をｔ１とし、梁３２ｂの載置部３１側とは反対側の側部（下側の側部）３２ｂ２の肉厚をｔ２とした場合に、「ｔ１＞ｔ２」となっている。
そのため、プラズマ処理を行う際には、梁３２ｂの内部の圧力と、梁３２ｂの外部の圧力との差に応じた等分布荷重が、梁３２ｂの側部３２ｂ１、３２ｂ２に加わることになる。この場合、梁３２ｂの側部３２ｂ１と、梁３２ｂの側部３２ｂ２とに加わる等分布荷重は等しくなる。そのため、「ｔ１＞ｔ２」となっていれば、梁３２ｂの側部３２ｂ１の撓み量が、梁３２ｂの側部３２ｂ２の撓み量よりも大きくなる。その結果、梁３２ｂの先端が上方に撓むようになるので、載置部３１の重量による下方への撓みを、圧力差による上方への撓みで相殺することが可能となる。なお、肉厚ｔ１、ｔ２の具体的な寸法は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。

ここで、表１に示すように、有限要素解析によって、載置部３１の重量も条件に入れ、梁３２ｂの側部３２ｂ１の肉厚（ｔ１）と、梁３２ｂの側部３２ｂ２の肉厚（ｔ２）を変えた場合の梁３２ｂの撓みを解析した。表１では、梁３２ｂの外部の圧力と内部の圧力が同じ場合（いずれも大気圧）の撓み量を「自重撓み」、梁３２ｂの外部の圧力が大気圧よりも低い圧力（０．１Ｐａ）、梁３２ｂの内部の圧力が大気圧の場合の撓み量を「荷重撓み」としている。

その結果、Ｎｏ．１のように、「ｔ１＞ｔ２」となる条件でのみ梁３２ｂは上方に撓むが、Ｎｏ．２〜４のように「ｔ１＝ｔ２」、「ｔ１＜ｔ２」となる条件ではいずれも梁３２ｂは下方に撓むことが確認できた。この解析では載置部３１の重量のみを条件にいれてＮｏ．１が上方に撓む結果となったが、実際は被処理物の重量等も荷重されるため、さらに重量がかかる。さらに重量がかかった分下方に撓み、上方に撓んだ分が相殺されて、載置部３１の載置面は平坦になると考えられる。

この条件を成立させる本実施形態のプラズマ処理装置の各要素の寸法の範囲を表２に示す。この場合、梁３２ｂがアルミニウム合金から形成され、梁３２ｂの外部の空間の圧力（チャンバ２の内圧）は０．１〜１００Ｐａ程度とすることができる。
Ｌはチャンバ２の外側壁と中心軸２ａとの間の距離、φＡは載置部３１における載置面の直径寸法、Ｈ１は重心ｗから載置面までの寸法、Ｈ２は載置部３１の上面からカバー３３の下面までの寸法、Ｈ３は重心ｗから側部３２ｂ１の上側面までの寸法、Ｈ４は垂直方向における梁３２ｂの寸法を指す。

表２に示すように、例えば、Ｌが２６０〜３５０ｍｍ程度、載置部３１の重量が５６〜７０ｋｇｆ（重量キログラム）程度であれば、ｔ１＝１４〜１８ｍｍ、ｔ２＝８〜１０ｍｍとすることができる。

ここで、図４に示すように、梁３２ｂの側部３２ｂ１と交差する側部３２ｂ３、３２ｂ４の肉厚をｔ３とする。梁３２ｂの側部３２ｂ３と側部３２ｂ４とに加わる等分布荷重は等しくなる。そのため、側部３２ｂ３の肉厚と側部３２ｂ４の肉厚とが等しければ、側部３２ｂ３の撓みと側部３２ｂ４の撓みとが相殺されることになる。そのため、肉厚ｔ３には特に限定がない。ただし、肉厚ｔ３が余り小さくなると、梁３２ｂに意図しない変形が生じて、載置部３１の位置がズレるおそれがある。そのため、「ｔ１＜ｔ３」とすることが好ましい。また、「ｔ２＜ｔ３」とすれば、梁３２ｂの意図しない変形を抑制するのがさらに容易となる。

次に、図１に戻って、電源部４、電源部５、減圧部６、ガス供給部７、および制御部８について説明する。
電源部４は、電源４１および整合部４２を有する。
電源部４は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源である。すなわち、電源部４は、載置部３１上の処理物１００に引き込むイオンのエネルギーを制御するために設けられている。
電源４１は、イオンを引き込むのに適した周波数（例えば、２７ＭＨｚ〜１ＭＨｚの周波数）を有する高周波電力を出力する。

整合部４２は、マッチング回路４２ａ、ファン４２ｂ、およびブスバー４２ｃを有する。
マッチング回路４２ａは、電源４１側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるために設けられている。マッチング回路４２ａは、ブスバー（配線部材）４２ｃを介して、電源４１と電極３１ａとに電気的に接続されている。すなわち、電源４１は、ブスバー４２ｃを介して、載置部３１に設けられた電極３１ａと電気的に接続されている。
なお、ブスバー４２ｃの構成に関する詳細は後述する。
ファン４２ｂは、支持部３２の内部に空気を送る。ファン４２ｂは、支持部３２の内部に設けられたブスバー４２ｃやマッチング回路４２ａを冷却するために設けられている。

また、整合部４２は、支持部３２のフランジ３２ｃに設けることができる。整合部４２がフランジ３２ｃに設けられていれば、載置モジュール３をチャンバ２（本体部２１）から取り外したり、載置モジュール３をチャンバ２（本体部２１）に取り付けたりする際に、載置モジュール３と整合部４２を一体に移動させることができる。そのため、メンテナンス性の向上を図ることができる。
また、梁３２ｂの内部空間は、整合部４２を介して、チャンバ２（本体部２１）の外部の空間と繋がっている。そのため、梁３２ｂの内部空間の圧力は、チャンバ２の外部の空間の圧力（例えば、大気圧）と同じとなっている。

電源部５は、電極５１、電源５２、およびマッチング回路５３を有する。
電源部５は、プラズマＰを発生させるための高周波電源とすることができる。すなわち、電源部５は、チャンバ２の内部において高周波放電を生じさせてプラズマＰを発生させるために設けられている。
本実施の形態においては、電源部５が、チャンバ２の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生部となる。

電極５１は、チャンバ２の外部であって、窓２３の上に設けられている。電極５１は、電磁場を発生させる複数の導体部と複数の容量部（コンデンサ）とを有したものとすることができる。
電源５２は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有する高周波電力を出力する。この場合、電源５２は、プラズマＰの発生に適した周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数）を有する高周波電力を出力することができる。また、電源５２は、出力する高周波電力の周波数を変化させることができるものとすることもできる。
マッチング回路５３は、電源５２側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるために設けられている。マッチング回路５３は、配線５４を介して、電源５２と電極５１とに電気的に接続されている。マッチング回路５３は、ブスバー４２ｃを介して、電源５２と電極５１とに電気的に接続することもできる。

なお、図１に例示をしたプラズマ処理装置１は、上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマ処理装置である。
ただし、プラズマの発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
プラズマ処理装置１は、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置や、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置などであってもよい。

減圧部６は、ポンプ６１、およびバルブ６２を有する。
減圧部６は、載置部３１の下方に位置し、チャンバ２の内部が所定の圧力となるように減圧する。
ポンプ６１は、チャンバ２の外部に設けることができる。ポンプ６１は、チャンバ２の底板２１ａに設けられた孔２１ａ１（第２の孔の一例に相当する）に接続することができる。ポンプ６１は、チャンバ２の内部にある気体を排気する。ポンプ６１は、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）などとすることができる。

バルブ６２は、弁体６２ａ、および駆動部６２ｂを有する。
弁体６２ａは、板状を呈し、チャンバ２の内部に設けられている。弁体６２ａは、孔２１ａ１に対峙している。弁体６２ａの平面寸法は、吸気口６１ａの平面寸法よりも大きくすることができる。弁体６２ａを中心軸２ａ方向から見た場合に、弁体６２ａはポンプ６１の吸気口６１ａを覆っている。
駆動部６２ｂは、チャンバ２（本体部２１）の中心軸２ａ方向における弁体６２ａの位置を変化させる。すなわち、駆動部６２ｂは、弁体６２ａを上昇させたり、弁体６２ａを下降させたりする。駆動部６２ｂは、弁体６２ａに接続された軸６２ａ１と、軸６２ａ１を移動させる制御モータ（例えば、サーボモータなど）を備えたものとすることができる。バルブ６２は、いわゆるポペットバルブとすることができる。

ここで、チャンバ２の内部において弁体６２ａの位置が変化すると、弁体６２ａとチャンバ２の底板２１ａとの間の距離が変化する。弁体６２ａとチャンバ２の底板２１ａとの間の空間は排気の流路となる。そのため、この部分の寸法を変化させるとコンダクタンスが変化するので、排気量や排気速度などを制御することができる。駆動部６２ｂは、例えば、チャンバ２の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、弁体６２ａの位置を制御することができる。

ガス供給部７は、ガス収納部７１、ガス制御部７２、および開閉弁７３を有する。
ガス供給部７は、チャンバ２の内部のプラズマＰが発生する領域２１ｂにガスＧを供給する。ガス収納部７１、ガス制御部７２、および開閉弁７３は、チャンバ２の外部に設けることができる。
ガス収納部７１は、ガスＧを収納し、収納したガスＧをチャンバ２の内部に供給する。ガス収納部７１は、例えば、ガスＧを収納した高圧ボンベなどとすることができる。ガス収納部７１とガス制御部７２は、配管を介して接続されている。

ガス制御部７２は、ガス収納部７１からチャンバ２の内部にガスＧを供給する際に流量や圧力などを制御する。ガス制御部７２は、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。ガス制御部７２と開閉弁７３は、配管を介して接続されている。

開閉弁７３は、配管を介して、チャンバ２に設けられたガス供給口２２ｂに接続されている。開閉弁７３は、ガスＧの供給と停止を制御する。開閉弁７３は、例えば、２ポート電磁弁などとすることができる。なお、開閉弁７３の機能をガス制御部７２に持たせることもできる。

ガスＧは、プラズマＰにより励起、活性化された際に、所望のラジカルやイオンが生成されるものとすることができる。例えば、プラズマ処理がエッチング処理である場合には、ガスＧは、処理物１００の露出面をエッチングすることができるラジカルやイオンが生成されるものとすることができる。この場合、ガスＧは、例えば、塩素を含むガス、フッ素を含むガスなどとすることができる。ガスＧは、例えば、塩素ガスと酸素ガスの混合ガス、ＣＨＦ_３、ＣＨＦ_３とＣＦ_４の混合ガス、ＳＦ_６とヘリウムガスの混合ガスなどとすることができる。

制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えている。
制御部８は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。なお、各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。

次に、ブスバー４２ｃの構成についてさらに説明する。
ここで、プラズマ処理を行った際に発生した副生成物がチャンバ２の内部に残留すると、プラズマ処理性能が変動してしまう。そのため、定期的にチャンバの内部をクリーニングしたり、副生成物が付着した部品を交換したりするメンテナンスが必要となる。この場合、ブスバーを取り外して再組み立てを行うと、インピーダンスが変化してプラズマ処理性能が変動するおそれがあるので、ブスバーの取り外しはできるだけ行わないようにすることが好ましい。すなわち、ブスバーは、後述する酸化による機能不良が生じにくいものとすることが好ましい。

ブスバーは、一般的に導電性の高い金属である銅から形成される。
ブスバーに電流を流すと、ジュール熱によりブスバーの温度が高温になる。この場合、銅から形成されたブスバーとすると、ブスバーの表面が酸化して酸化銅が形成される。載置部の内部が大気空間と繋がっており、ブスバーが酸素濃度の高い大気空間に接していると、ブスバーは酸化しやすい。高周波電流は表皮効果によりブスバーの表面近傍を流れるため、銅よりも抵抗が高い酸化銅がブスバーの表面に形成されていると、発熱量が増大してブスバーの温度がさらに高くなる。そのため、発熱によるエネルギーロスがさらに増大するので、プラズマ処理性能が低下するおそれがある。また、酸化銅の形成は、プラズマ処理装置の使用とともに徐々に進むのでプラズマ処理性能が安定しないことにもなる。

この場合、ブスバーを大きくして表面積を増加させれば、ブスバーの温度上昇を抑制することができる。しかしながら、ブスバーを大きくすると、装置の大型化を招いたり、ブスバーの配置が困難となったりするおそれがある。

また、酸化がし難く、且つ、高周波電流に対する抵抗が低い材料でブスバーの表面をコーティングすることもできる。しかしながら、プラズマ処理装置に用いられるブスバーは大型の部品であるため、例えば、ブスバーの表面を金で覆うようにすると製造コストが増大することになる。ブスバーの表面を銀で覆うようにすると、金で覆う場合よりも製造コストを低減させることができる。しかしながら、銀は金よりも酸化しやすい。この場合、プラズマ処理装置の製造直後の使用から銀の酸化が進行し、その後、プラズマ処理装置の使用とともに銀の酸化が飽和する。そのため、プラズマ処理性能の初期変動が生じるおそれがある。

また、ブスバーが設けられた環境を不活性ガスでパージしたり、真空にしたりして、ブスバーが設けられた環境から酸素を除くこともできる。しかしながらこの様にすると、プラズマ処理装置の構造の複雑化、大型化を招き、製造コストも増大することになる。

そこで、本実施の形態に係るブスバー４２ｃは、銅と金を含み、ブスバー４２ｃの厚み方向において、銅と金の割合が変化するようにしている。
図６は、ブスバー４２ｃの厚み方向における銅と金の割合を例示するための模式図である。
図６に示すように、ブスバー４２ｃの表面側においては、銅よりも金が多く含まれ、ブスバー４２ｃの厚み方向の中心側においては、金よりも銅が多く含まれている。すなわち、ブスバー４２ｃは銅と金の合金から形成され、ブスバー４２ｃの表面側においては、銅よりも金が多く含まれている。

あるいは、ブスバー４２ｃの表面側においては、銅よりも金が多く含まれ、ブスバー４２ｃの中心側においては、銅のみが含まれている。すなわち、ブスバー４２ｃは、銅から形成された第１の層と、銅から形成された第１の層を覆い、銅と金の合金から形成された第２の層を有している。なお、銅と金の合金から形成された第２の層の表面側においては、銅よりも金が多く含まれ、銅と金の合金から形成された第２の層の、銅から形成された第１の層の側においては、金よりも銅が多く含まれている。

この様なブスバー４２ｃは、例えば、以下のようにして形成することができる。
ブスバー４２ｃは、銅から形成された材料（例えば、帯状の銅材）の表面に金メッキを施すことで形成することができる。
ここで、一般的に、銅から形成された材料の表面に金メッキを施す場合には、銅から形成された材料の表面にニッケルメッキを施し、ニッケルから形成された層の表面に金メッキを施すようにする。しかしながら、ニッケルは電気抵抗が高いため発熱量が多くなるという問題がある。一方、ニッケルから形成された層を設けないと、金メッキを施した際に、銅から形成された材料の内部に金が拡散することになる。この場合、ブスバーの表面側がほぼ金からなるようにするためには、数μｍ程度の金メッキが施されるようなメッキ条件とする必要がある。ある程度厚さの厚い金メッキであれば、銅から形成された材料と金メッキとの間で拡散が飽和し、ブスバーの表面側はほぼ金の状態とすることができる。しかしながらこの様にすると、価格の高い金の量が多くなるので、ブスバーの製造コストが大幅に増加することになる。また、高周波電流はブスバー４２ｃの表面近傍を流れるが、金はニッケルよりも電気抵抗率は低いが、銅よりも電気抵抗率が約２倍と高い。そのため、ブスバーの表面に厚い金メッキが施されて表面近傍がほぼ金の状態だと、銅から形成された材料よりも高周波電流が伝わりにくくなる。

そこで、本実施の形態によれば、ブスバー４２ｃを形成する際には、銅から形成された材料の表面に、厚みが１００ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下の薄い金メッキが施されるようなメッキ条件としている。なお、銅から形成された材料の厚みは２ｍｍ程度とすることができる。この様なメッキ条件では、金メッキを施した際に、銅から形成された材料との間で拡散が起こり、ブスバー４２ｃの表面側においては、銅よりも金が多く含まれ、ブスバー４２ｃの厚み方向の中心側においては金よりも銅が多く含まれるようにすることができる。あるいは、ブスバー４２ｃの表面側においては、銅よりも金が多く含まれ、ブスバー４２ｃの中心側においては、銅のみが含まれるようにすることができる。この場合、形成されたブスバー４２ｃの表面における銅に対する金の割合（Ａｕ／Ｃｕ）は、５１重量％以上とすることができる。
また、金が拡散する深さは、メッキ厚、銅から形成された材料の厚みにより制御することができる。また、金の拡散を促進させるための熱処理を施すこともできる。

本実施の形態に係るブスバー４２ｃとすれば、含まれる金の量を少なくすることができるので、ブスバー４２ｃの製造コストが増大するのを抑制することができる。また、ブスバー４２ｃの表面側における金の割合を多くすることができるので、ブスバー４２ｃの表面が酸化するのを抑制することができる。そのため、ブスバー４２ｃを冷却するためにファン４２ｂによる送風を行ったとしても、ブスバー４２ｃの表面が酸化するのを抑制することができる。なお、送風によりブスバー４２ｃの温度上昇を抑制することができれば、ブスバー４２ｃの表面が酸化するのを抑制することができる。

また、ブスバー４２ｃの表面近傍は金の割合が多いのでニッケルのメッキを施すよりも電気抵抗を下げることができる。この場合、高周波電流はブスバー４２ｃの表面近傍を流れるので、ブスバー４２ｃの表面近傍の電気抵抗が低ければ熱の発生を抑制することができる。そのため、発熱によるエネルギーロスを抑制することができるので、プラズマ処理性能の向上を図ることができる。一方で、薄い金メッキを施すことで、ブスバー４２ｃの表面近傍から中心にかけて金よりもより電気抵抗の低い銅の割合を多くすることができる。そのため、ブスバー４２ｃの表面近傍を流れる高周波電流を効率よく伝導することができる。
以上に説明したように、本実施の形態に係るブスバー４２ｃとすれば、簡易、且つ安価な構成でブスバー４２ｃの酸化を抑制することができる。

図７は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置１０１を例示するための模式断面図である。
図７に示すように、プラズマ処理装置１０１には、チャンバ１０２、載置部１０３、電源部４、電源部５、減圧部１０６、ガス供給部７、および制御部１０８が設けられている。なお、プラズマ処理装置１０１においても、電源部５が、チャンバ１０２の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生部となる。

チャンバ１０２は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造となっている。
チャンバ１０２は、本体部１０２ａおよび窓２３を有する。
本体部１０２ａは、天板、底板、および略円筒形状の側部が一体化されたものとすることができる。本体部１０２ａは、例えば、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。また、本体部１０２ａは、接地することができる。本体部１０２ａの内部には、プラズマＰが発生する領域１０２ｂが設けられている。本体部１０２ａには、処理物１００を搬入搬出するための搬入搬出口１０２ｃが設けられている。搬入搬出口１０２ｃは、ゲートバルブ１０２ｄにより気密に閉鎖できるようになっている。

載置部１０３は、チャンバ１０２（本体部１０２ａ）の内部であって、本体部１０２ａの底面の上に設けられている。載置部１０３は、電極１０３ａ、台座１０３ｂ、および絶縁リング１０３ｃを有する。載置部１０３の内部は大気空間に繋がっている。
電極１０３ａは、プラズマＰが発生する領域１０２ｂの下方に設けられている。電極１０３ａの上面は処理物１００を載置するための載置面とすることができる。電極１０３ａは、金属などの導電性材料から形成することができる。また、前述した電極３１ａと同様に、電極１０３ａには、複数のピックアップピン３１ａ１や温度制御部などを内蔵させることができる。

台座１０３ｂは、電極１０３ａと、本体部１０２ａの底面の間に設けられている。台座１０３ｂは、電極１０３ａと、本体部１０２ａの間を絶縁するために設けられている。台座１０３ｂは、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。

絶縁リング１０３ｃは、リング状を呈し、電極１０３ａの側面、および台座１０３ｂの側面を覆うように設けられている。絶縁リング１０３ｃは、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０１にも前述した電源部４を設けることができる。前述したように、電源部４は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源である。また、マッチング回路４２ａは、ブスバー４２ｃを介して、電源４１と電極１０３ａとに電気的に接続されている。載置部１０３の内部は大気空間に繋がっているため、ブスバー４２ｃは大気空間に接している。ブスバー４２ｃの構成は、前述したものと同様とすることができる。
本実施の形態に係るプラズマ処理装置１０１にもブスバー４２ｃが設けられているので、前述したプラズマ処理装置１の効果と同様の効果を享受することができる。

プラズマ処理装置１０１も、上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマエッチング装置である。
ただし、プラズマの発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
プラズマ処理装置１０１は、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置や、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置などであってもよい。

減圧部１０６は、ポンプ１０６ａおよび圧力制御部１０６ｂを有する。
減圧部１０６は、チャンバ１０２の内部が所定の圧力となるように減圧する。ポンプ１０６ａは、例えば、ターボ分子ポンプなどとすることができる。ポンプ１０６ａと圧力制御部１０６ｂは、配管を介して接続されている。

圧力制御部１０６ｂは、チャンバ１０２の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、チャンバ１０２の内圧が所定の圧力となるように制御する。圧力制御部１０６ｂは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。圧力制御部１０６ｂは、配管を介して、本体部１０２ａに設けられた排気口１０２ｅに接続されている。

制御部１０８は、ＣＰＵなどの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えている。制御部１０８は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置１０１に設けられた各要素の動作を制御する。なお、各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置１、１０１が備える構成要素の形状、材料、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ プラズマ処理装置、２ チャンバ、２ａ 中心軸、２ｂ 孔、３ 載置モジュール、４ 電源部、５ 電源部、６ 減圧部、７ ガス供給部、８ 制御部、３１ 載置部、３１ａ 電極、３１ｂ 絶縁リング、３１ｃ 台座、３２ 支持部、３２ａ 取付部、３２ｂ 梁、３２ｂ１〜３２ｂ４ 側部、３２ｃ フランジ、３３ カバー、４１ 電源、４２ 整合部、４２ａ マッチング回路、４２ｂ ファン、４２ｃ ブスバー、１００ 処理物、１０１ プラズマ処理装置、１０２ チャンバ、１０３ 載置部、１０６ 減圧部

Claims (9)

1. 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、
   前記チャンバの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
   前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、
   前記プラズマが発生する領域の下方に位置し、処理物が載置される載置部と、
   前記チャンバの内部を減圧する減圧部と、
   ブスバーを介して、前記載置部に設けられた電極と電気的に接続された電源と、
   を備え、
   前記ブスバーは、銅と金の合金から形成され、前記ブスバーの表面側においては、前記銅よりも前記金が多く含まれ、前記ブスバーの厚み方向の中心側においては、前記金よりも前記銅が多く含まれている、または、
   前記ブスバーは、前記銅から形成された第１の層と、前記第１の層を覆い、前記銅と前記金の合金から形成された第２の層と、を有し、前記第２の層の表面側においては、前記銅よりも前記金が多く含まれ、前記第２の層の前記第１の層の側においては、前記金よりも前記銅が多く含まれているプラズマ処理装置。
2. 前記ブスバーの表面、または、前記第２の層の表面における前記銅に対する前記金の割
   合は、５１重量％以上である請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記載置部は大気空間と繋がっており、前記ブスバーは大気空間に接している請求項１
   または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記ブスバーに向けて送風を行うファンをさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記チャンバの内部空間に前記載置部を支持する支持部をさらに備え、
   前記支持部は、
   前記載置部の下方に位置し、前記載置部が設けられる取付部と、
   前記チャンバの内部を前記チャンバの側面から前記チャンバの中心軸に向けて延び、一端が前記取付部の側面と接続され、前記チャンバの外部の空間と繋がった空間を内部に有する梁と、
   を有し、
   前記梁の側部のうち、前記載置部側の側部の肉厚をｔ１とし、前記梁の前記載置部側とは反対側の側部の肉厚をｔ２とした場合に、以下の式を満足する請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
   ｔ１＞ｔ２
6. 前記梁の前記載置部側の側部と交差する側部の肉厚をｔ３とした場合に、以下の式を満足する請求項５記載のプラズマ処理装置。
   ｔ１＜ｔ３
7. 前記支持部は、前記チャンバの外側壁に設けられるフランジをさらに備え、
   前記梁の他端は、前記チャンバの側面を貫通する第１の孔を介して前記フランジと接続
   されている請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記第１の孔を介して、前記載置部が設けられた前記取付部および前記梁を、前記チャ
   ンバの内部に搬入および前記チャンバの外部に搬出が可能な請求項７記載のプラズマ処理
   装置。
9. 前記減圧部は、
   前記チャンバの底板に設けられた第２の孔に接続されたポンプと、
   前記チャンバの内部に設けられ、前記第２の孔に対峙する弁体と、
   前記チャンバの中心軸方向における前記弁体の位置を変化させる駆動部と、
   を備えている請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。

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