JP7500397B2 - プラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、プラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法に関する。

特許文献１には、処理室内にある載置台の載置面に載置された基板に対し、載置台に高周波バイアスを印加しつつプラズマ処理を行う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において、排気口部分には、第１の開口バッフル板と第２の開口バッフル板が設けられ、第１の開口バッフル板と第２の開口バッフル板はそれぞれ、排気経路下流側と排気経路上流側に設けられている。第１の開口バッフル板は接地され、第２の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、第１の開口バッフル板と第２の開口バッフル板は、双方の間に安定放電が生成可能な間隔を有している。特許文献１に開示のプラズマ処理装置によれば、排気部へのプラズマリークを抑制することができ、かつバッフル板上方での不安定なグロー放電を抑制して、処理室内に安定したプラズマを生成することができる。

特開２０１７－１７１８０号公報

本開示は、プラズマ処理装置が大型化した場合でも、放電の安定化を図ることのできる、プラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、
プラズマが生成されている処理容器の処理室において基板を処理する、プラズマ処理装置であって、
プラズマ発生用高周波電源と、
前記基板が載置され、バイアス用高周波電源に電気的に接続されている、載置台と、
接地されている前記処理容器のうち、前記処理室に連通する露出面の少なくとも一部を被覆する、金属製の保護部材と、
金属製の第一締結部材を介して前記保護部材の一端が締結され、前記処理容器の一部に接していて接地電位を備える、第一接地電位部材と、
金属製の第二締結部材を介して前記保護部材の他端が締結され、前記処理容器の他の一部に接していて接地電位を備える、第二接地電位部材とを有する。

本開示によれば、プラズマ処理装置が大型化した場合でも、放電の安定化を図ることができる。

実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す縦断面図である。 図１のII部の拡大図であって、チャンバーの底板の排気用貫通孔から排気部の上方に亘る範囲を拡大した図である。 図２のIII－III矢視図である。

以下、本開示の実施形態に係るプラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［実施形態に係るプラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法］
図１乃至図３を参照して、本開示の実施形態に係るプラズマ処理装置とその製造方法、及びプラズマ処理方法の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す縦断面図である。また、図２は、図１のII部の拡大図であって、チャンバーの底板の排気用貫通孔から排気部の上方に亘る範囲を拡大した図であり、図３は、図２のIII－III矢視図である。

図１に示すプラズマ処理装置１００は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）や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）等が例示される。基板は、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、プラズマ処理装置１００によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。

図１に示すプラズマ処理装置１００は、直方体状の箱型の処理容器２０と、処理容器２０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の載置台７０と、制御部９０とを有する。尚、処理容器は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、載置台も円形もしくは楕円形となり、載置台に載置される基板も円形等になる。

処理容器２０は、金属窓３０により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室Ａは上チャンバー１３により形成され、下方空間である処理室Ｓは下チャンバー１７により形成される。処理容器２０において、上チャンバー１３と下チャンバー１７の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器２０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に金属窓３０が取り付けられている。

アンテナ室Ａを形成する上チャンバー１３は、側壁１１と天板１２とにより形成され、全体として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。

処理室Ｓを内部に有する下チャンバー１７は、側壁１５と底板１６とにより形成され、全体として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。また、側壁１５は、接地線２１により接地されている。

さらに、支持枠１４は、導電性の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ており、金属枠と称することもできる。

下チャンバー１７の側壁１５の上端には、矩形環状（無端状）のシール溝２２が形成されており、シール溝２２にＯリング等のシール部材２３が嵌め込まれ、シール部材２３を支持枠１４の当接面が保持することにより、下チャンバー１７と支持枠１４とのシール構造が形成される。

下チャンバー１７の側壁１５には、下チャンバー１７に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１８が開設されており、搬出入口１８はゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。下チャンバー１７には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２４を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１８を介して基板Ｇの搬出入が行われる。

また、下チャンバー１７の有する底板１６には複数の排気用貫通孔１９（露出面の一例）が開設されており、各排気用貫通孔１９には排気管４３が接続され、排気管４３は開閉弁２６を介して排気装置２７に接続されている。排気管４３、開閉弁２６及び排気装置２７により、排気部２８が形成される。排気装置２７はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバー１７内を所定の真空度まで真空引き自在に構成されている。尚、下チャンバー１７の適所には圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。尚、図１において一点鎖線で包囲されたII部にある、排気用貫通孔１９から排気管４３の上方に亘る詳細な構造については、以下で詳説する。

載置台７０は、基材７１と、基材７１の上面７１ａに形成されている静電チャック７６とを有する。

基材７１の平面視形状は矩形であり、載置台７０に載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有する。基材７１の長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度に設定でき、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度に設定できる。この平面寸法に対して、基材７１の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。

基材７１には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられており、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等から形成される。尚、温調媒体流路７２aは、静電チャック７６に設けられてもよい。また、基材７１が、図示例のように一部材でなく、アルミニウムもしくはアルミニウム合金等による二部材の積層体により形成されてもよい。

下チャンバー１７の底板１６の上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座７８が固定されており、台座７８の段部の上に載置台７０が載置される。

基材７１の上面７１ａには、基板Ｇが直接載置される静電チャック７６が形成されている。静電チャック７６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層７４と、セラミックス層７４の内部に埋設されて静電吸着機能を有する導電層７５（電極）とを有する。

導電層７５は、給電線８４を介して直流電源８５に接続されている。制御部９０により、給電線８４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源８５から導電層７５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック７６の上面に静電吸着され、基材７１の上面７１ａに載置された状態で保持される。

載置台７０を構成する基材７１には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。温調媒体流路７２ａの両端には、温調媒体流路７２ａに対して温調媒体が供給される送り配管７２ｂと、温調媒体流路７２ａを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管７２ｃとが連通している。

図１に示すように、送り配管７２ｂと戻り配管７２ｃにはそれぞれ、送り流路８７と戻り流路８８が連通しており、送り流路８７と戻り流路８８はチラー８６に連通している。チラー８６は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。尚、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。図示例の温調形態は、基材７１に温調媒体を流通させる形態であるが、基材７１がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。また、ヒータの代わりに、高温の温調媒体を流通させることにより加熱を伴う温調を行ってもよい。尚、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、基材７１に温調媒体流路７２ａが形成されているが、例えば静電チャック７６が温調媒体流路を有していてもよい。

基材７１には熱電対等の温度センサ（図示せず）が配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、基材７１及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８６から送り流路８７に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路７２ａに循環されることにより、載置台７０の温調制御が実行される。尚、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック７６に配設されてもよい。

静電チャック７６及び基材７１の外周と、台座７８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング７９が載置されている。段部にフォーカスリング７９が設置された状態において、フォーカスリング７９の上面の方が静電チャック７６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング７９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。

基材７１の下面には、給電部材８０が接続されている。給電部材８０の下端には給電線８１が接続されており、給電線８１はインピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス電源である高周波電源８３（バイアス用高周波電源の一例）に接続されている。載置台７０に対して高周波電源８３から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、以下で説明するプラズマ発生用のソース源である高周波電源５６にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。このように、載置台７０は、基板Ｇを載置しＲＦバイアスを発生させるバイアス電極を形成する。この時、チャンバー内部の接地電位となる部位がバイアス電極の対向電極として機能し、高周波電力のリターン回路を構成する。尚、金属窓３０を高周波電力のリターン回路の一部として構成してもよい。

金属窓３０は、複数の分割金属窓３１により形成される。金属窓３０を形成する分割金属窓３１の数は、１２個、２４個等、多様な個数が設定できる。分割金属窓３１は、導体プレート３２と、シャワープレート３４とを有する。導体プレート３２とシャワープレート３４はいずれも、非磁性で導電性を有し、さらに耐食性を有する金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属である、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼等により形成されている。耐食性を有する表面加工は、例えば、陽極酸化処理やセラミックス溶射などである。また、処理室Ｓに臨むシャワープレート３４の露出面３４ａには、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が施されていてもよい。導体プレート３２は接地線（図示せず）を介して接地されており、シャワープレート３４も相互に接合される導体プレート３２を介して接地されている。

金属窓３０を構成する各分割金属窓３１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により、上チャンバー１３の天板１２から吊り下げられている。それぞれの分割金属窓３１の上方には、絶縁部材により形成されるスペーサ（図示せず）が配設され、該スペーサにより導体プレート３２から離間して高周波アンテナ５１（誘導結合アンテナの一例）が配設されている。高周波アンテナ５１はプラズマの生成に寄与し、銅等の良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巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。高周波アンテナ５１は、分割金属窓３１の上面に配設されていることから、分割金属窓３１を介して天板１２から吊り下げられている。

導体プレート３２の下面には、ガス拡散溝３３が形成されており、ガス拡散溝３３と上端面３２ａとを連通する貫通孔３２ｂが設けられている。この貫通孔３２ｂに、ガス導入管５２が埋設されている。シャワープレート３４には、導体プレート３２のガス拡散溝３３と処理室Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔３５が開設されている。シャワープレート３４は、導体プレート３２のガス拡散溝３３の外側の領域の下面に対して、金属製のネジ（図示せず）によって締結されている。尚、ガス拡散溝は、シャワープレートの上面に開設されてもよい。それぞれの分割金属窓３１は、絶縁部材３７により、支持枠１４や隣接する分割金属窓３１と相互に電気的に絶縁されている。ここで、絶縁部材３７は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。

高周波アンテナ５１には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５３が接続されており、給電部材５３の上端には給電線５４が接続され、給電線５４はインピーダンス整合を行う整合器５５を介して高周波電源５６（プラズマ発生用高周波電源の一例）に接続されている。

高周波アンテナ５１に対して高周波電源５６から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、下チャンバー１７内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワープレート３４から処理室Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。

高周波電源５６はプラズマ発生用のソース源であり、載置台７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を載置台７０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。

それぞれの分割金属窓３１の有するガス導入管５２は、アンテナ室Ａ内で一箇所に纏められ、上方に延びるガス導入管５２は上チャンバー１３の天板１２に開設されている供給口１２ａを気密に貫通する。そして、ガス導入管５２は、気密に結合されたガス供給管６１を介して処理ガス供給源６４に接続されている。

ガス供給管６１の途中位置には開閉バルブ６２とマスフローコントローラのような流量制御器６３が介在している。ガス供給管６１、開閉バルブ６２、流量制御器６３及び処理ガス供給源６４により、処理ガス供給部６０が形成される。尚、ガス供給管６１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、及び処理ガス種に応じた処理ガス供給源が連通している（図示せず）。

プラズマ処理においては、処理ガス供給部６０から供給される処理ガスがガス供給管６１及びガス導入管５２を介して、各分割金属窓３１の有する導体プレート３２のガス拡散溝３３に供給される。そして、各ガス拡散溝３３から各シャワープレート３４のガス吐出孔３５を介して、処理室Ｓに吐出される。

尚、各分割金属窓３１の有するガス導入管５２が一つに纏められることなく、それぞれが単独に処理ガス供給部６０に連通し、分割金属窓３１ごとに処理ガスの供給制御が行われてもよい。また、金属窓３０の外側に位置する複数の分割金属窓３１の有するガス導入管５２が一つに纏められ、金属窓３０の内側に位置する複数の分割金属窓３１の有するガス導入管５２が別途一つに纏められ、それぞれのガス導入管５２が個別に処理ガス供給部６０に連通して処理ガスの供給制御が行われてもよい。すなわち、前者の形態は、分割金属窓３１ごとに処理ガスの供給制御が実行される形態であり、後者の形態は、金属窓３０の外部領域と内部領域に分けて処理ガスの供給制御が実行される形態である。

さらに、各分割金属窓３１が固有の高周波アンテナを有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。

制御部９０は、プラズマ処理装置１００の各構成部、例えば、チラー８６や、高周波電源５６，８３、処理ガス供給部６０、圧力計から送信されるモニター情報に基づく排気部２８等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭの記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対するプラズマ処理装置１００の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器２０内の圧力、処理容器２０内の温度や基材７１の温度、プロセス時間等が含まれる。

レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。

次に、図２及び図３を参照して、処理容器２０を構成する下チャンバー１７の底板１６に開設されている排気用貫通孔１９から、排気部２８の上方に亘る詳細な構造について説明する。尚、以下の説明では、排気用貫通孔１９や排気管４３の内壁面の平面視形状を円形として説明するが、これらの平面視形状は、円形以外にも、長方形や正方形を含む矩形、矩形以外の多角形、楕円形等であってもよい。

下チャンバー１７の底板１６に開設されている排気用貫通孔１９の内壁面は、処理室Ｓに連通する露出面の一例である。

図１に示すように、下チャンバー１７の側壁１５と底板１６は、接地線２１を介して接地されている。底板１６の上面１６ａのうち、排気用貫通孔１９以外の領域には、上面１６ａを被覆する底板被覆板４１が載置されている。底板被覆板４１は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の板であり、底板１６の上面（処理容器の一部の一例）と接し、図示しない締結部材、例えばネジなどにより電気的導通を維持して固定されていることにより、底板被覆板４１は接地電位を有する第一接地電位部材を形成する。

図示する平面視円形の排気用貫通孔１９の内壁面には、筒状の保護部材である第一内壁被覆板４２が嵌め込まれており、第一内壁被覆板４２の上端において側方に張り出す無端状のフランジ４２ａが、底板被覆板４１の上面に載置されている。また、第一内壁被覆板４２の内壁面の下方には、その周方向に八つの固定穴４２ｃが例えば等間隔に設けられている。固定穴４２ｃは、その内面の少なくとも一部に雌ネジ部を有しネジ穴を形成する。

フランジ４２ａには複数（図示例は八つ）の貫通孔４２ｂが開設され、底板被覆板４１における各貫通孔４２ｂに対応する位置にも複数の（図示例は八つ）の貫通孔４１ａが開設されている。貫通孔４１ａの内壁面は、少なくともその一部に雌ネジ部を有する。そして、対応する貫通孔４２ｂ、４１ａによる連通孔に対して、金属製の第一締結部材である締結ネジ４７がねじ込まれることにより、締結ネジ４７と貫通孔４１ａの雌ネジ部が螺合して、底板被覆板４１に対して第一内壁被覆板４２の上方が固定される。

図３に示すように、平面視環状のフランジ４２ａに対して、八つの締結ネジ４７が例えば等間隔に配設され、底板被覆板４１と第一内壁被覆板４２の上方を固定する。

底板１６の排気用貫通孔１９の下方には、排気管４３が取り付けられている。排気管４３は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の配管であり、その上端において側方に張り出す無端状のフランジ４３ａが、底板１６の下面に当接した状態で固定されている。平面視円形のフランジ４３ａには、その周方向において、八つの固定穴４３ｃが例えば等間隔に設けられている。固定穴４３ｃは、その内面の少なくとも一部に雌ネジ部を有しネジ穴を形成する。

排気管４３のフランジ４３ａが底板１６の下面（処理容器の他の一部の一例）と接し、図示しない締結部材、例えばネジなどにより電気的導通を維持して固定されていることにより、排気管４３は接地電位を有する第二接地電位部材を形成する。

平面視円形の排気管４３の内壁面には、筒状（無端状）の第二内壁被覆板４６が嵌め込まれており、第二内壁被覆板４６の上端において側方に張り出す無端状のフランジ４６ａが、フランジ４３ａの上面に開設されている座ぐり溝４３ｂに嵌め込まれている。第二内壁被覆板４６は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の板である。平面視円形のフランジ４６ａのうち、フランジ４３ａの有する八つの固定穴４３ｃに対応する位置には、八つの被覆板貫通孔４６ｂが設けられている。

第二内壁被覆板４６のフランジ４６ａが排気管４３のフランジ４３ａと接し、図示しない締結部材、例えばネジなどにより固定されていることにより、第二内壁被覆板４６は排気管４３と共に接地電位を有する第二接地電位部材を形成する。

第二内壁被覆板４６のフランジ４６ａの上面には、排気管４３の上端開口４３ｄを被覆する排気網４４が設けられている。排気網４４は、多数の排気孔４４ａを備え、その下面には、枠部４４ｂが設けられている。枠部４４ｂのうち、フランジ４６ａの有する八つの被覆板貫通孔４６ｂに対応する位置には、被覆板貫通孔４６ｂと連通する枠部貫通孔４４ｃを備えている。

排気網４４は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の網である。枠部４４ｂが第二内壁被覆板４６のフランジ４６ａと接し、以下で説明する締結構造により排気管４３に固定されていることにより、排気網４４は、排気管４３及び第二内壁被覆板４６と共に接地電位を有する第二接地電位部材を形成する。

このように、排気管４３と、第二内壁被覆板４６と、排気網４４がいずれも、第二接地電位部材を形成している。

排気網４４の上面のうち、各枠部貫通孔４４ｃに対応する位置には、連結部材４５が配設されている。連結部材４５は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製の連結パーツであり、図２に示すように側面視Ｌ型を呈し、水平孔４５ａと縦孔４５ｂとを備えている。

八つの連結部材４５の各水平孔４５ａはそれぞれ、第一内壁被覆板４２の備える八つの固定穴４２ｃに連通している。そして、対応する八組の水平孔４５ａと固定穴４２ｃに対してそれぞれ、金属製の第三締結部材である締結ネジ４９がねじ込まれることにより、締結ネジ４９と固定穴４２ｃの雌ネジ部が螺合して、連結部材４５が第一内壁被覆板４２に固定される。

一方、八つの連結部材４５の各縦孔４５ｂは、排気網４４の有する八つの枠部貫通孔４４ｃに連通している。対応する八組の縦孔４５ｂと枠部貫通孔４４ｃと被覆板貫通孔４６ｂと固定穴４３ｃに対してそれぞれ、金属製の第二締結部材である締結ネジ４８がねじ込まれることにより、締結ネジ４８と固定穴４３ｃの雌ネジ部が螺合する。このことにより、排気網４４は、連結部材４５を介して、第一内壁被覆板４２と排気管４３に固定される。

このように、第一内壁被覆板４２が、複数の締結ネジ４７を介して底板被覆板４１に固定されることにより、第一内壁被覆板４２のフランジ４２ａが単に底板被覆板４１もしくは底板１６の上面に載置されているだけの構成と比べて、第一内壁被覆板４２を安定して接地することができる。

さらに、連結部材４５を介して排気網４４と第一内壁被覆板４２が締結ネジ４９にて固定され、排気網４４が、連結部材４５と第二内壁被覆板４６を介して、下チャンバー１７の底板１６の下面に固定されている排気管４３に対して締結ネジ４８にて固定される。このことにより、第一内壁被覆板４２を更に安定して接地することができる。また、第一内壁被覆板４２は、その一端において底板被覆板４１によって接地電位に接続され、その他端において排気管４３によって接地電位に接続されていることから、安定して接地される。

処理容器２０の底板１６に接する、もしくは処理室Ｓに連通する露出面の一部を被覆する、底板被覆板４１や第一内壁被覆板４２、第二内壁被覆板４６等はいずれも接地電位を備えている。そして、これらの部材は、バイアス用高周波電源８３によって載置台７０に対してバイアス用高周波電圧が印加された際に、載置台７０に対する対向電極の一部を形成する。

プラズマ処理装置１００の大型化に伴い、バイアス用高周波電源８３による印加パワーや印加圧力も自ずと大きくなるが、このバイアス用高周波電圧に対して対向電極となる上記各部材の接地が不十分であると、対向電極を構成する部材間において電位差が生じ、放電不安定な状態となり得る。

これに対して、プラズマ処理装置１００では、対向電極となる上記各部材が、連結部材４５や締結ネジ４７，４８，４９を介して下チャンバー１７の底板１６に固定されていることにより、対向電極となる上記各部材と底板１６を電気的に一体構造にできる。このことにより、対向電極を構成する部材間における電位差の発生を抑制でき、底板１６の排気部において放電が不安定になることを解消できる。

特に、プラズマ処理装置１００では、排気用貫通孔１９の内壁面に第一内壁被覆板４２を固定するに当たり、第一内壁被覆板４２の上方を第一の接地電位部材に固定する締結ネジ４７と、第一内壁被覆板４２の下方を第二の接地電位部材に固定する締結ネジ４８，４９の本数が同数に設定されている。このことにより、第一内壁被覆板４２の上方と下方においてそれぞれの接地電位部材に流れる電流量を均等化することができ、第一内壁被覆板４２における電位差の発生を効果的に抑制することを可能にしている。

ここで、実施形態に係るプラズマ処理装置の製造方法の一例を概説すると、以下の通りとなる。この製造方法は、プラズマ処理装置１００を構成する処理容器２０を接地し、処理容器２０に対して、プラズマ発生用高周波電源５６と、基板Ｇが載置される載置台７０とを取り付け、処理容器２０のうち、処理室Ｓに連通する露出面の少なくとも一部を金属製の保護部材４２により被覆する工程を備える。また、載置台７０をバイアス用高周波電源８３に対して電気的に接続する工程を備える。

保護部材４２により被覆する工程では、処理容器２０の一部に接していて接地電位を備える第一接地電位部材４１に対して、保護部材４２の一端を金属製の第一締結部材４７を介して締結する。また、処理容器２０の他の一部に接していて接地電位を備える第二接地電位部材４３，４４，４６に対して、保護部材４２の他端もしくは他端近傍を金属製の第二締結部材４８を介して締結する。より具体的には、連結部材４５と保護部材４２の他端近傍を第三締結部材４９にて締結し、連結部材４５と第二接地電位部材４３，４４，４６を第二締結部材４８にて締結する。

このプラズマ処理装置の製造方法によれば、プラズマ処理装置１００が大型化した場合でも、載置台７０に印加されるバイアス用高周波電圧に対して対向電極を構成する部材間における電位差の発生を抑制し、底板１６の排気部において安定した放電を実現可能なプラズマ処理装置１００を製造できる。

また、実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を概説すると、以下の通りとなる。このプラズマ処理方法の実施に当たり、まず、プラズマ処理装置１００を構成する処理容器２０を接地する。処理容器２０は、基板Ｇが載置されてバイアス用高周波電源８３に電気的に接続されている載置台７０と、処理室Ｓに連通する露出面の少なくとも一部を被覆し、接地電位を備えている、金属製の保護部材４２とを有する。また、金属製の第一締結部材４７を介して保護部材４２の一端が締結され、処理容器２０の一部に接していて接地電位を備える、第一接地電位部材４１を有する。さらに、金属製の第二締結部材４８を介して保護部材４２の他端が締結され、処理容器２０の他の一部に接していて接地電位を備える、第二接地電位部材４３，４４，４６とを有する。

このプラズマ処理方法は、載置台７０に基板Ｇを載置し、処理室Ｓにプラズマを生成する工程を備える。

また、載置台７０にバイアス用高周波電圧を印加し、保護部材４２と第一接地電位部材４１と第二接地電位部材４３，４４，４６を載置台７０に対する対向電極の一部とする工程を備える。

さらに、基板Ｇをプラズマ処理する工程を備える。ここで、プラズマ処理する工程には、プラズマを用いたエッチング処理や成膜処理が含まれる。

このプラズマ処理方法によれば、プラズマ処理装置１００が大型化した場合でも、載置台７０に印加されるバイアス用高周波電圧に対して対向電極を構成する部材間における電位差の発生を抑制し、底板１６の排気部において不要な放電の発生を抑制しながら、各種のプラズマ処理を実行できる。

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

例えば、図示例のプラズマ処理装置１００は金属窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、金属窓の代わりに誘電体窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよく、他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。具体的には、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（Electron Cyclotron resonance Plasma; ＥＣＰ）やヘリコン波励起プラズマ（Helicon Wave Plasma; ＨＷＰ）、平行平板プラズマ（Capacitively coupled Plasma; ＣＣＰ）が挙げられる。また、マイクロ波励起表面波プラズマ（Surface Wave Plasma; ＳＷＰ）が挙げられる。これらのプラズマ処理装置は、ＩＣＰを含めて、いずれもイオンフラックスとイオンエネルギを独立に制御でき、エッチング形状や選択性を自由に制御できると共に、１０^１１乃至１０^１３ｃｍ^－３程度と高い電子密度が得られる。

１９：排気用貫通孔（露出面）
２０：処理容器
４１：底板被覆板（第一接地電位部材）
４２：第一内壁被覆板（保護部材）
４３：排気管（第二接地電位部材）
４４：排気網（第二接地電位部材）
４６：第二内壁被覆板（第二接地電位部材）
４７：締結ネジ（第一締結部材）
４８：締結ネジ（第二締結部材）
５６：高周波電源（プラズマ発生用高周波電源）
７０：載置台
８３：高周波電源（バイアス用高周波電源）
１００：プラズマ処理装置
Ｓ：処理室
Ｇ：基板

Claims (15)

1. プラズマが生成されている処理容器の処理室において基板を処理する、プラズマ処理装置であって、
   プラズマ発生用高周波電源と、
   前記基板が載置され、バイアス用高周波電源に電気的に接続されている、載置台と、
   接地されている前記処理容器のうち、前記処理室に連通する露出面の少なくとも一部を被覆する、金属製の保護部材と、
   金属製の第一締結部材を介して前記保護部材の一端が締結され、前記処理容器の一部に接していて接地電位を備える、第一接地電位部材と、
   金属製の第二締結部材を介して前記保護部材の他端が締結され、前記処理容器の他の一部に接している、もしくは前記処理容器の他の一部に接している部材に固定されていて接地電位を備える、第二接地電位部材とを有し、
   前記第一締結部材と前記第二締結部材に締結される前記保護部材は接地電位を有する、プラズマ処理装置。
2. 前記第一締結部材と前記第二締結部材の数が同数である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第一締結部材と前記第二締結部材がいずれも締結ネジである、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記バイアス用高周波電源により前記載置台に対してバイアス用高周波電圧が印加された際に、前記保護部材と前記第一接地電位部材と前記第二接地電位部材が、前記載置台に対する対向電極の一部を形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記露出面は、前記処理容器を構成する底板に設けられている排気用貫通孔の内壁面であり、
   前記保護部材は、前記排気用貫通孔の前記内壁面を被覆する、筒状の第一内壁被覆板である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第一接地電位部材は、前記底板の上面を被覆する底板被覆板であり、
   前記第二接地電位部材は、前記排気用貫通孔の下方に設けられている金属製の排気管を少なくとも含んでいる、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第二接地電位部材は、前記排気管の上端開口を被覆する金属製の排気網をさらに含んでいる、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記第二接地電位部材は、前記排気管の内壁面を被覆する、筒状の第二内壁被覆板をさらに含んでいる、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記保護部材の他端は、水平孔と縦孔とを備えた金属製の連結部材を介して、前記第二締結部材により前記第二接地電位部材に締結されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記排気網は枠部を有し、前記枠部は枠部貫通孔を備えており、
    前記排気網の上面には、前記連結部材が載置され、
    前記第二内壁被覆板の一部には、被覆板貫通孔が設けられており、
    前記水平孔に挿通されている第三締結部材により、前記連結部材と前記第一内壁被覆板とが締結され、
    前記縦孔と前記枠部貫通孔と前記被覆板貫通孔に対して前記第二締結部材が挿通され、前記第二締結部材の先端が前記排気管に固定されることにより、前記連結部材と前記排気網と前記第二内壁被覆板が前記排気管に締結されており、
    前記第三締結部材が、前記第一締結部材と前記第二締結部材の数と同数である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記第三締結部材が締結ネジである、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. プラズマが生成されている処理容器の処理室において基板を処理する、プラズマ処理装置の製造方法であって、
    前記処理容器を接地し、前記処理容器に対して、プラズマ発生用高周波電源と、前記基板が載置される載置台とを取り付け、前記処理容器のうち、前記処理室に連通する露出面の少なくとも一部を金属製の保護部材により被覆する工程と、
    前記載置台をバイアス用高周波電源に対して電気的に接続する工程と、を有し、
    前記保護部材により被覆する工程では、
    前記処理容器の一部に接していて接地電位を備える第一接地電位部材に対して、前記保護部材の一端を金属製の第一締結部材を介して締結し、
    前記処理容器の他の一部に接している、もしくは前記処理容器の他の一部に接している部材に固定されていて接地電位を備える第二接地電位部材に対して、前記保護部材の他端を金属製の第二締結部材を介して締結し、
    前記第一締結部材と前記第二締結部材に締結される前記保護部材は接地電位を有する、プラズマ処理装置の製造方法。
13. 前記第一締結部材と前記第二締結部材の数が同数である、請求項１２に記載のプラズマ処理装置の製造方法。
14. 前記第一締結部材と前記第二締結部材がいずれも締結ネジである、請求項１２又は１３に記載のプラズマ処理装置の製造方法。
15. プラズマが生成されている処理容器の処理室において基板を処理する、プラズマ処理方法であって、
    前記処理容器を接地し、
    前記処理容器は、
    前記基板が載置されてバイアス用高周波電源に電気的に接続されている、載置台と、
    前記処理室に連通する露出面の少なくとも一部を被覆し、接地電位を備えている、金属製の保護部材と、
    金属製の第一締結部材を介して前記保護部材の一端が締結され、前記処理容器の一部に接していて接地電位を備える、第一接地電位部材と、
    金属製の第二締結部材を介して前記保護部材の他端が締結され、前記処理容器の他の一部に接している、もしくは前記処理容器の他の一部に接している部材に固定されていて接地電位を備える、第二接地電位部材と、を有し、
    前記載置台に前記基板を載置し、前記処理室に前記プラズマを生成する工程と、
    前記載置台にバイアス用高周波電圧を印加し、前記保護部材を前記載置台に対する対向電極の一部とする工程と、
    前記基板をプラズマ処理する工程とを有し、
    前記第一締結部材と前記第二締結部材に締結される前記保護部材は接地電位を有する、プラズマ処理方法。

Images