(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタに設けられた孔を貫通するように設けられ、前記サセプタが下降した際に前記サセプタの上面から突出し、前記サセプタが上昇した際に自重で下降することにより前記サセプタの孔に埋没する被処理物支持用のサセプタピンと、前記サセプタピンの上端に設けられ、前期サセプタピンが下降した際に前記サセプタの孔を塞ぐ導電性のキャップと、前記キャップを覆う絶縁性のアルミナと、前記サセプタピンの昇降方向を案内するガイドとを備え、前記サセプタピンおよびガイドがセラミックスで形成されるとともに、前記サセプタピンが下降した状態で前記キャップが前記サセプタと電気的に接触することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記サセプタピンがピン本体と該ピン本体を伸縮調節自在に嵌合したシャフトとからなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記シャフトにその一部が拡径された拡径部が設けられ、前記ガイドが上部ガイドと該上部ガイドに着脱自在に取り付けられた下部ガイドとからなり、該下部ガイドに前記サセプタピンが下降した際に前記シャフトを当接支持するストッパが設けられたことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記サセプタと前記ガイドと前記サセプタの下側に設けられたサセプタシールドとにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材が設けられたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に装置内での不要なプラズマ放電を防止したプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ処理装置は、例えば液晶表示装置の製造工程においてＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等に用いられている。以下、ＣＶＤ装置を例にとりプラズマ処理装置の説明を行う。
従来の枚葉式のプラズマＣＶＤ装置は、内部に反応ガスを導入し基板等の被処理物表面に成膜を行うチャンバーと、チャンバー内に設けられた被処理物支持用のサセプタと、サセプタに設けられた孔に収容された複数のサセプタピンを有している。
【０００３】
図５は、従来のプラズマＣＶＤ装置に用いられているサセプタピンの一例を示す断面図である。このサセプタピン１は、ピン本体１ａ、上部シャフト１ｂ、下部シャフト１ｃ、スプリング１ｄから概略構成されている。ピン本体１ａは、芯部がアルミニウムからなり、その周囲がアルミナで被覆されている。上部シャフト１ｂはハステロイからなる円柱体で、その上端には拡径部が設けられている。ピン本体１ａの下端は、上部シャフト１ｂ上端の拡径部に固定されている。下部シャフト１ｃは、セラミックスからなる円柱体であり、その上部には拡径部が設けられ、その上面には凹部が形成されている。上部シャフト１ｂの下端は、下部シャフト１ｃに形成された凹部の底面に形成された孔にねじ込まれて固定されている。上部シャフト１ｂの周囲にはスプリング１ｄが設けられている。
【０００４】
また、サセプタピン１は、サセプタ２に設けられた孔３の内部に収容されている。このサセプタ２は被処理物を加熱するための加熱板４、ヒーター５、サセプタシールド６から構成されている。ヒーター５とサセプタシールド６の間には、ヒーター５の加熱による膨張を考慮してギャップ７が設けられている。孔３の内壁面にはサセプタピン１の昇降方向を案内するガイド８が設けられている。
【０００５】
次に、サセプタピン１の動作について説明する。図５に示すように、通常の状態においてはスプリング１ｄが伸長しており、ピン本体１ａの先端はサセプタ２の孔３の内部に収容されている。シャフト下部１ｃが図中下方から押し上げられると、スプリング１ｄが縮められピン本体１ａの先端がサセプタ２の上面から突出する。シャフト下部１ｃを押し上げる力を解除すると、スプリング１ｄが復元し、ピン本体１ａの先端がサセプタ２の孔３の内部に収容される。
【０００６】
ここで、従来の枚葉式のプラズマＣＶＤ装置を用いて被処理物に成膜を行う手順について説明する。
まず、サセプタピンがサセプタの上面から突出した状態で、ロボットアーム等により被処理物がチャンバー内に搬入され、サセプタピン上に支持される。その後、サセプタピンがサセプタの孔に収容され、被処理物がサセプタ上に載置される。
次に、被処理物の成膜処理を行い、成膜処理が終了した後、サセプタピンがサセプタの上面から突出し、被処理物がサセプタ上からサセプタピン上に移動する。この状態でロボットアーム等により被処理物が搬出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマＣＶＤ装置を用いてＣＶＤ反応を行う場合、サセプタピン１の周辺には上部シャフト１ｂやスプリング１ｄ等の金属部分が存在するため、プラズマ放電がこれらの金属部分から起こる場合があった。本発明者らは実際にＣＶＤ作業中にサセプタピンの下方からチャンバーの底面に向けてプラズマ放電が生じるのを確認している。その結果、反応生成物がサセプタピンに析出し、サセプタ昇降時のサセプタピンの作動不具合が生じるといった装置の動作不良につながる問題があった。また、被処理物上での膜生成速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じるといった成膜上の問題も生じていた。さらに、ギャップ７からプラズマ漏れが生じる恐れもあった。
【０００８】
以上、ＣＶＤ装置について説明したが、ドライエッチング装置においても同様なサセプタピンの構造からプラズマ放電が起こり、安定したエッチングが行えない等の同様の問題が懸念されている。
上記の点に鑑み、本発明は、プラズマ処理装置において各種の処理を行う際に、不必要なプラズマ放電を防止し、安定して均一性の高い処理が行えるプラズマ処理装置を提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理装置は、サセプタに設けられた孔を貫通するように設けられ、前記サセプタが下降した際に前記サセプタの上面から突出し、前記サセプタが上昇した際に自重で下降することにより前記サセプタの孔に埋没する被処理物支持用のサセプタピンと、前記サセプタピンの上端に設けられ、前期サセプタピンが下降した際に前記サセプタの孔を塞ぐ導電性のキャップと、前記キャップを覆う絶縁性のアルミナと、前記サセプタピンの昇降方向を案内するガイドとを備え、前記サセプタピンおよびガイドがセラミックスで形成されるとともに、前記サセプタピンが下降した状態で前記キャップが前記サセプタと電気的に接触することを特徴とする。
サセプタピンを絶縁性のセラミックスで構成することで、サセプタピンからのプラズマ放電を防止するとともに、サセプタピンへの反応生成物の析出を防止することができる。また、サセプタの上昇に伴ってサセプタピンが自重で下降するため、従来サセプタ上昇時にサセプタピンの位置を初期状態に戻すために用いていたスプリングを不要とすることができ、スプリングからのプラズマ放電を防止することができる。さらに、セラミックス製のガイドを備えることで、ガイドとサセプタピンとの間の電界も緩和でき、より放電防止に効果的である。
ここで、セラミックスとして使用可能な材料としては、アルミナ、石英ガラス、アルミナイトライド等を例示することができる。
また、サセプタピンの上端にこのサセプタピンが下降した際にサセプタの孔を塞ぐキャップを設けることにより、サセプタピンが挿通する孔の中に塵埃や反応生成物の破片等を入りにくくしてサセプタピンの作動信頼性を向上させることができる。またそれと同時に、サセプタピンが下降した状態でキャップがサセプタと電気的に接触するように構成することで、キャップとサセプタの電位を接触時に等しくすることができ、その結果キャップとサセプタ間の放電を防止することができる。
【００１０】
上記サセプタピンはピン本体とピン本体を伸縮調節自在に嵌合したシャフトとで構成することができる。その場合、ピン本体とシャフトの嵌合具合を調節し、サセプタピンの高さを調整できるとともに、ピン本体が損傷した場合でも容易にピン本体だけを交換して修復することができる。
また、シャフトにその一部が拡径された拡径部を設け、ガイドを上部ガイドとこの上部ガイドに着脱自在に取り付けられた下部ガイドとから構成し、この下部ガイドにサセプタピンが下降した際にシャフトを当接支持するストッパを設けた構造としてもよい。このようにガイドを上部、下部に分割した構造とすることで、シャフトに拡径部が設けられたサセプタピンをサセプタに容易に取り付けることができる。
【００１１】
また、サセプタとガイドとサセプタの下側に設けられたサセプタシールドとにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材を設けるとよい。これにより、従来の構造ではプラズマ漏れの恐れのあったギャップをプラズマ漏洩防止部材により封止することで、プラズマ処理時に漏れを起こすことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに限定されるものではない。
図１は本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置（プラズマ処理装置）を示す断面図であり、図２は、本プラズマＣＶＤ装置のサセプタピン部分を示す断面図である。
図１に示すように、このプラズマＣＶＤ装置１０は、チャンバー１１、ＲＦ電極１２、サセプタ１３、サセプタピン１４およびチャンバー１１内の減圧状態を保ちながらサセプタ１３を上下動させるためのベローズ１５から概略構成されている。
【００１３】
チャンバー１１は、中空の直方体状の形状であり、その上部にＲＦ電極１２が設置されている。サセプタ１３は、チャンバー１１の内部に収容される直方体状のステージ１３ａと、ステージ１３ａの下面に設けられ、チャンバー１１の底板を貫通してチャンバー１１外部に延びるサセプタシャフト１３ｂから構成されている。ステージ１３ａの上面には基板１６（被処理物）が保持されるようになっている。また、ステージ１３ａ上の基板１６が配置される部分にはその厚み方向に貫通する複数個の孔部が設けられ、これらの孔部内にはサセプタピン１４、１４…がそれぞれ設けられている。チャンバー１１には図示しないガス導入口が設けられ成膜に使用するガスを導入できるようになっている。
【００１４】
図２に示すように、サセプタピン１４はピン本体２２とシャフト２３から概略構成されている。ピン本体２２とシャフト２３はともにアルミナで構成され、ピン本体２２の下端はシャフト２３の上端に設けられた孔に伸縮調節自在に嵌合されている。
【００１５】
サセプタピン１４は、加熱板２５、ヒーター２６、サセプタシールド２７からなるサセプタ１３に設けられた孔２８に収容されており、シャフト２３はサセプタ１３が上昇した状態で孔２８内を自重で下降するだけの重量を持っている。孔２８の内壁面にはサセプタピン１４の昇降方向を案内するアルミナ製の上部ガイド３０および下部ガイド３１が備えられており、上部ガイド３０と下部ガイド３１でガイド３２を構成している。下部ガイド３１は上部ガイド３０に螺着され着脱自在に取り付けられている。この下部ガイド３１の下端には孔２８の内部に向けて突出するストッパ３１ａが備えられており、ストッパ３１ａはシャフト２３の中央部付近に設けられた拡径部２３ａを当接支持するようになっている。
【００１６】
ヒーター２６、サセプタシールド２７、下部ガイド３１により形成される空隙にはプラズマ漏洩防止部材３３が充填され、プラズマ漏洩を防止し、ヒーター２６が膨張した際の緩衝材の役目をはたすと同時に、絶縁状態を保持するようになっている。このプラズマ漏洩防止部材３３は、アルミナやアルミナイトライド等のセラミックスから構成されている。
【００１７】
図３は本装置のサセプタピンの先端部分を示す断面図である。サセプタピン１４のピン本体２２の先端部分には孔２８の開口部を塞ぐようにキャップ２４が設けられている。キャップ２４は芯部がアルミニウムからなり、その周囲がアルミナ２４ａで被覆されており、その底面に設けられた凹部にピン本体２２の上端が嵌合されている。加熱板２５も同様にアルミニウムの周囲がアルミナ２５ａで被覆されている。また、図３に示すように、キャップ２４と加熱板２５の接触部分はアルミナで被覆されず、アルミニウムの面同士が直接接触するようになっている。
【００１８】
次に、サセプタ１３移動時のサセプタピン１４の動きについて図１、図２および図４を用いて説明する。
初期状態では、サセプタピン１４は図４に示すような状態にある。すなわち、サセプタ１３が下降した状態ではサセプタピン１４のシャフト２３の下面がチャンバー１１の底板に当接するため、サセプタピン１４はサセプタ１３の上面から突出した状態になっている。この状態においてロボットアーム等を用いて基板１６の搬入が行われる。
図４の状態から、サセプタ１３が上昇すると、サセプタピン１４はその自重によりガイド３２に案内され孔２８内を降下していく。すると、図２に示すようにシャフト２３の拡径部２３ａがストッパ３１ａに当接支持され、キャップ２４が孔２８の上端開口部を塞ぐと同時に、基板１６がサセプタ１３上にセットされる。
【００１９】
さらにサセプタ１３を上昇させ、図１に示すように基板１６をＲＦ電極１２に近接させ、所定の距離に保持する。この状態で成膜処理を行う。成膜処理終了後、サセプタ１３がチャンバー１１内を下降すると、サセプタピン１４のシャフト２３の下端がチャンバー１１の底板に当接する。さらにサセプタ１３がチャンバー１１内を下降すると、サセプタピン１４はガイド３２に案内され孔２８内を上昇する。これにより図４に示すようにサセプタピン１４が基板１６をサセプタ１３から持ち上げ、基板１６とサセプタ１３が離間する。この状態でロボットアーム等を用いて基板１６の搬出が行われる。
【００２０】
本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０は、サセプタピン１４を構成する部材全てを絶縁性のアルミナで構成したので、サセプタピン１４からのプラズマ放電を防止することができる。また、サセプタ１３の上昇に伴ってサセプタピン１４が自重で下降するため、従来サセプタ１３上昇時にサセプタピン１４の位置を初期状態に戻すために用いていたスプリングを不要とすることができる。これにより、サセプタピン１４の周辺の金属製の部品を排除することができ、サセプタピン１４の周辺でのプラズマ放電を防止するとともに、サセプタピン１４への反応生成物の析出を防止することができる。このため、サセプタ１３昇降時のサセプタピン１４の作動不具合が生じるといった装置の動作不良が起こることはない。従って、装置のメンテナンスに要する時間や手間を削減することができる。
【００２１】
また、サセプタピン１４およびその周辺でのプラズマ放電を防止することにより、基板１６上での膜生成速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じるといった成膜上の問題が起こることはない。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。
さらに、アルミナ製のガイド３２を備えることで、ガイド３２とサセプタピン１４との間の電界も緩和でき、より放電防止に効果的である。
【００２２】
サセプタピン１４がピン本体２２とピン本体２２を伸縮調節自在に嵌合したシャフト２３とからなることで、ピン本体２２とシャフト２３の嵌合具合を調節し、サセプタピン１４の高さを調整できるとともに、ピン本体２２が損傷した場合でも容易にピン本体２２だけを交換して修復することができる。
また、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０は、下部ガイド３１が上部ガイド３０に着脱自在に取り付けられているので、シャフト２３に拡径部２３ａが設けられていても、先に上部ガイド３０内にシャフト２３を収納し、その後下部ガイド３１を上部ガイド３０に取り付けるという手順をとることで、容易に装置の組立を行うことができる。
【００２３】
本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１０は、サセプタ１３とガイド３２とサセプタシールド２７とにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材３３が設けられているので、従来の構造においてはプラズマ漏れの恐れのあった空隙をプラズマ漏洩防止部材３３により封止することで、空隙からのプラズマ漏洩を防止することができる。
さらに、サセプタピン１４の上端にこのサセプタピン１４が下降した際に孔２８を塞ぐキャップ２４が設けられることで、孔２８の中に塵埃や反応生成物の破片等を入りにくくしてサセプタピン１４の作動信頼性を向上させることができる。また、サセプタピン１４が下降した状態でキャップ２４が加熱板２５と電気的に接触するように構成することで、キャップ２４と加熱板２５の電位が接触時に等しくなり、両者間の放電を防ぐことができる。
【００２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば本実施の形態ではプラズマ漏洩防止部材３３は、アルミナやアルミナイトライド等のセラミックスから構成されているが、これ以外にも石英ガラス、アルミナ溶射膜（ローカイドコード）等の材料を用いても差し支えない。
また、上記の説明はＣＶＤ装置を用いて行ったが、その他ドライエッチング装置等にも本発明のサセプタ部の構成を適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明のプラズマ処理装置は、サセプタピンおよびガイドを絶縁性のセラミックスで構成することで、サセプタピンおよびその周辺でのプラズマ放電を防止するとともに、サセプタピンへの反応生成物の析出を防止することができる。このため、サセプタ昇降時のサセプタピンの作動不具合が生じるといった装置の動作不良が起こることはない。従って、装置のメンテナンスに要する時間や手間を削減することができる。
【００２６】
また、サセプタピンおよびその周辺でのプラズマ放電を防止することにより、被処理物上での処理速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じるといった処理上の問題が起こることはない。これにより、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００２７】
上記サセプタピンをピン本体とシャフトとで構成した場合、サセプタピンの高さを調整できるとともに、ピン本体が損傷した場合でも容易にピン本体だけを交換して修復することができる。
また、ガイドを上部ガイドと下部ガイドとから構成し、下部ガイドを上部ガイドに着脱自在とすることで、シャフトに拡径部の設けられたサセプタピンをサセプタに容易に取り付けることができる。
【００２８】
また、サセプタとガイドとサセプタシールドとにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材を設けることで、プラズマ漏れを起こすことはない。
さらに、サセプタピンの上端にキャップを設けることで、サセプタピンの作動信頼性を向上させるとともに、サセプタピンが下降した状態でキャップがサセプタと電気的に接触するように構成することで、キャップとサセプタ間の放電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図２】本プラズマＣＶＤ装置のサセプタピン部分を示す断面図である。
【図３】本装置のサセプタピンの先端部分を示す断面図である。
【図４】本装置のサセプタピン部分の動きを示す断面図である。
【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置に用いられているサセプタピンの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    プラズマＣＶＤ装置
１３    サセプタ
１３ａ  ステージ
１３ｂ  サセプタシャフト
１４    サセプタピン
１６    基板（被処理物）
２２    ピン本体
２３    シャフト
２３ａ  拡径部
２４    キャップ
２５    加熱板
２６    ヒーター
２７    サセプタシールド
２８    孔
３０    上部ガイド
３１    下部ガイド
３１ａ  ストッパ
３２    ガイド
３３    プラズマ漏洩防止部材
【図１】
0003602324.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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