(57)【要約】【課題】高周波アンテナのメンテナンス作業を簡単にする。【解決手段】被処理体Ｗを収容する真空容器２と、真空容器２内に配置されてプラズマを生成するための高周波アンテナ３とを備えるプラズマ処理装置１００であって、高周波アンテナ３は、アンテナ導体３１と、アンテナ導体３１を被覆する絶縁性を有する被覆部材３２とを有し、被覆部材３２は、少なくとも被処理体側を向く部分が分割された分割要素３４ａ、３４ｂを有し、高周波アンテナ３が真空容器２に取り付けられた状態で分割要素３４ａ、３４ｂが取り外し可能に構成されている。【選択図】図２
2018014170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容する真空容器と、前記真空容器内に配置されてプラズマを生成するための高周波アンテナとを備えるプラズマ処理装置であって、
前記高周波アンテナは、アンテナ導体と、当該アンテナ導体を被覆する絶縁性を有する被覆部材とを有し、
前記被覆部材は、少なくとも前記被処理体を向く部分が分割されており、その分割された分割要素が取り外し可能に構成されている、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記被覆部材は、前記分割要素を複数有し、
前記複数の分割要素は、前記被覆部材の外周部全体を形成するものである、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記被覆部材は、前記分割要素を固定する固定部を有し、
前記固定部は、前記真空容器内に位置している、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記被覆部材は、前記アンテナ導体を被覆する保護管と、当該保護管の外側周面に設けられたカバー体とを有し、
前記カバー体が周方向に分割されることにより前記分割要素が構成されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波アンテナにより生成されるプラズマを用いて、基板等の被処理体を処理するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板等の被処理体に成膜やスパッタリング等の処理を施すものとして、プラズマ処理装置が用いられている。
【０００３】
プラズマ処理装置としては、特許文献１に示すように、被処理体を収容する真空容器と、この真空容器内に配置された高周波アンテナと、この高周波アンテナに整合器を介して高周波電力を供給する高周波電源とを備えたものがある。このプラズマ処理装置は、高周波アンテナに高周波電力を供給することによって、真空容器内に誘導電界を発生させて、真空容器内に供給されるガスを分解することによりプラズマを生成して被処理体に成膜やスパッタリング等の処理を施している。
【０００４】
このプラズマ処理装置に用いられる高周波アンテナは、アンテナ導体及びその外周側に絶縁被膜を施した石英パイプから構成されている。ここで、アンテナ導体は、真空容器の側壁に絶縁物を介して固定されている。また、石英パイプは、アンテナ導体において真空容器の内部に位置する部分に設けられている。
【０００５】
このプラズマ処理装置では、被処理体に成膜やスパッタリング等の処理を施すことにより、石英パイプの外側周面にも成膜されたりスパッタリングされたりしてしまう。そうすると、高周波アンテナによるプラズマ生成に悪影響を与えるため、石英パイプの交換等のメンテナンスが必要である。特に、石英パイプにおける被処理体を向く部分が成膜されやすく、又は、スパッタリングされやすい。
【０００６】
しかしながら、アンテナ導体が真空容器の側壁に絶縁物を介して固定されているので、石英パイプの交換等のメンテナンスする場合には、アンテナ導体を固定している絶縁物を真空容器から取り外した後に、石英パイプとともにアンテナ導体を真空容器から取り外す必要があり、メンテナンス作業が煩雑となってしまう。このメンテナンス作業は、近年の大型化する基板に対応して長尺化している高周波アンテナの場合に特に煩雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３１７２９９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、高周波アンテナのメンテナンス作業を簡単にすることをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、被処理体を収容する真空容器と、前記真空容器内に配置されてプラズマを生成するための高周波アンテナとを備えるプラズマ処理装置であって、前記高周波アンテナは、アンテナ導体と、当該アンテナ導体を被覆する絶縁性を有する被覆部材とを有し、前記被覆部材は、少なくとも前記被処理体を向く部分が分割されており、その分割された分割要素が取り外し可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
このようなプラズマ処理装置であれば、被覆部材が被処理体を向く部分が分割されており、その分割要素が取り外し可能に構成されているので、アンテナ導体を真空容器から取り外すことなく、分割要素のみを交換することができる。これにより、高周波アンテナのメンテナンス作業を簡単にすることができる。
【００１１】
被覆部材において被処理体を向く部分以外の部分も、プラズマ処理に伴って成膜されたりスパッタリングされたりする。
このため、前記被覆部材は、前記分割要素を複数有し、前記複数の分割要素は、前記被覆部材の外周部全体を形成するものであることが望ましい。この構成であれば、被覆部材の外周部全体を交換することができる。
【００１２】
アンテナ導体を真空容器に取り付けた状態で分割要素を取り外すための具体的な構成としては、前記被覆部材は、前記分割要素を固定する固定部を有し、前記固定部は、前記真空容器内に位置していることが望ましい。また、被覆部材が固定部を有するので、分割要素を固定するための別部材を準備する必要がなく部品点数を削減できる。
【００１３】
被覆部材の具体的な実施の態様としては、前記被覆部材は、前記アンテナ導体を被覆する保護管と、当該保護管の外側周面に設けられたカバー体とを有し、前記カバー体が周方向に分割されることにより前記分割要素が構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成した本発明によれば、被覆部材が被処理体を向く部分が分割されており、その分割要素が取り外し可能に構成されているので、アンテナ導体を真空容器から取り外すことなく、分割要素のみを交換することができ、高周波アンテナのメンテナンス作業を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のプラズマ生成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】同実施形態の高周波アンテナの軸方向に沿った断面図である。
【図３】同実施形態の高周波アンテナの軸方向に直交する断面図である。
【図４】同実施形態の高周波アンテナの２つの固定部近傍の断面斜視図である。
【図５】同実施形態の２つの固定部の位置関係を示す断面図である。
【図６】同実施形態のカバー体の取り付け手順を示す図である。
【図７】変形実施形態の高周波アンテナの保護管及び固定部の構成を示す図である。
【図８】変形実施形態の高周波アンテナの軸方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
＜装置構成＞
本実施形態のプラズマ処理装置１００は、誘導結合プラズマＰを用いて基板Ｗに処理を施すものである。ここで、基板Ｗに施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
【００１８】
なお、このプラズマ生成装置１００は、プラズマＣＶＤ法によって膜形成を行う場合はプラズマＣＶＤ装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。
【００１９】
具体的にこのプラズマ生成装置１００は、図１に示すように、真空排気され且つガス７が導入される真空容器２と、真空容器２内に配置された直線状をなす高周波アンテナ３と、真空容器２内に誘導結合プラズマＰを生成するための高周波電力を高周波アンテナ３に供給する高周波電源４とを備えている。なお、高周波アンテナ３に高周波電源４から高周波電力を供給することにより高周波アンテナ３には高周波電流が流れて、真空容器２内に誘導電界が発生して誘導結合プラズマＰが生成される。このプラズマＰは基板Ｗの近傍まで拡散し、このプラズマＰによって基板Ｗに前述した処理を施すことができる。
【００２０】
真空容器２は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置６によって真空排気される。なお、真空容器２はこの例では電気的に接地されている。
【００２１】
真空容器２内に、例えば流量調整器（図示省略）及びガス導入口２１を経由して、ガス７が導入される。ガス７は、基板Ｗに施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板Ｗに膜形成を行う場合には、ガス７は、原料ガス又はそれを希釈ガス（例えばＨ２）で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳｉＨ４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ４＋ＮＨ３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ４＋Ｏ２の場合はＳｉＯ２膜を、ＳｉＦ４＋Ｎ２の場合はＳｉＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を、それぞれ基板Ｗ上に形成することができる。
【００２２】
また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ８が設けられている。この基板ホルダ８にはバイアス電源からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のバイアス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマＰ中の正イオンが基板Ｗに入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ８内に、基板Ｗを加熱するヒータを設けておいても良い。
【００２３】
高周波アンテナ３は、真空容器２内における基板Ｗの上方に、基板Ｗの表面に沿うように（例えば、基板Ｗの表面と実質的に平行に）に配置されている。なお、図１では１本の高周波アンテナ３を示しているが、複数の高周波アンテナ３を有するものであっても良い。
【００２４】
この高周波アンテナ３は、図２及び図３に示すように、アンテナ導体３１と、当該アンテナ導体３１を被覆する絶縁性を有する被覆部材３２とを有している。
【００２５】
アンテナ導体３１は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等の導体から形成された直線状をなすものである。本実施形態のアンテナ導体３１は、例えば円筒等の筒状をなすものであり、その中空部内に冷却水等の冷媒を流し、アンテナ導体３１を冷却する構成としている。なお、アンテナ導体３１は中実のものであっても良い。
【００２６】
また、アンテナ導体３１の両端部３１ａ、３１ｂは、図１に示すように、真空容器２の相対向する側壁２ａ、２ｂに設けられた２つの開口部２２をそれぞれ貫通している。各開口部２２には、各開口部２２をＯリング等によって気密に塞ぐように絶縁物（例えば絶縁フランジ）２３が設けられている。アンテナ導体３１の両端部３１ａ、３１ｂ付近はこの各絶縁物２３をＯリング等によって気密に貫通していて、各絶縁物２３を介して真空容器２により支持されている。なお、絶縁物２３の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英等であるが、これに限られるものではない。
【００２７】
そして、アンテナ導体３１において一方の側壁２ａの開口部２２から外部に延出した一端部３１ａには、高周波電源４から整合器５を介して高周波が印加される。高周波の周波数は、例えば、一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではない。また、アンテナ導体３１において他方の側壁２ｂの開口部２２から外部に延出した他端部３１ｂは電気的に接地されている。
【００２８】
さらに、高周波アンテナ３において、真空容器２内に位置する部分が、被覆部材３２により覆われている。この被覆部材３２の両端部と真空容器２との間はシールしなくても良い。被覆部材３２内の空間にガス７が入っても、当該空間は小さくて電子の移動距離は短いので、通常は当該空間にプラズマＰは発生しないからである。
【００２９】
被覆部材３２は、アンテナ導体３１を被覆する直管状の保護管３３と、当該保護管３３の外側周面に設けられたカバー体３４とを有している。なお、保護管３３及びカバー体３４の材質は、例えば、石英、アルミナ、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等であるが、これらに限られるものではない。また、保護管３３及びカバー体３４の材質は、互いに同一の材質であっても良いし、互いに異なる材質ものであっても良いが、溶接可能で且つ長尺形状に製作可能な石英等の材質とすることが望ましい。
【００３０】
保護管３３は、アンテナ導体３１と同軸上に設けられており、本実施形態では円筒状をなすものである。本実施形態の保護管３３の両端部は、絶縁物２３又はアンテナ導体３１により支持されている。なお、保護管３３をそのほかの形状としても良い。
【００３１】
カバー体３４は、保護管３３の全周を覆う円筒状をなす防着カバーであり、保護管３３の外側周面に沿って設けられている。このカバー体３４は、周方向に分割された複数の分割要素３４ａ、３４ｂから構成されている（図３参照）。本実施形態では、半円筒状をなす２つの分割要素３４ａ、３４ｂから構成されている。なお、２つの分割要素３４ａ、３４ｂは同一形状をなしている。このカバー体３４を保護管３３の外側周面に設けることによって、被覆部材３２の外周部全体が複数の分割要素３４ａ、３４ｂから形成されることになる。
【００３２】
そして、カバー体３４は、図２〜図５に示すように、保護管３３に設けられた２つの固定部３５ａ、３５ｂにより着脱可能に設けられている。この構成により、被覆部材３２は、少なくとも被処理体を向く部分が分割されており、その分割された分割要素３４ａ、３４ｂが取り外し可能に構成されることになる。
【００３３】
２つの固定部３５ａ、３５ｂは、真空容器２内に位置し、保護管３３の外側周面に例えば溶着されて設けられている。具体的に２つの固定部３５ａ、３５ｂは、保護管３３の長手方向一端部及び他端部に設けられており、カバー体３４の長手方向一端部及び長手方向他端部それぞれを保護管３３の外側周面との間で挟んで固定するものである。
【００３４】
長手方向一端側の固定部３５ａは、特に図４に示すように、保護管３３の外側周面に溶着された例えば円筒状をなす溶着部３５１と、当該溶着部３５１から長手方向他端側に突出した円筒部３５２と、当該円筒部３５２の先端面の下半分から突出した半円筒部３５３とを有している。図５に示すように、円筒部３５２の長手方向長さはＳ１／２であり、半円筒部３５３の長手方向長さはＳ２である。円筒部３５２及び半円筒部３５３の内側周面と、保護管３３の外側周面との間の隙間は、カバー体３４の厚みＴよりも若干大きい隙間（Ｔ＋ΔＴ）としてある。
【００３５】
長手方向他端側の固定部３５ｂは、特に図４に示すように、保護管３３の外側周面に溶着された例えば円筒状をなす溶着部３５４と、当該溶着部３５４の先端面の下半分から長手方向一端側に突出した第１半円筒部３５５と、当該第１半円筒部３５５の先端面から突出した第２半円筒部３５６とを有している。図５に示すように、第１半円筒部３５５及び第２半円筒部３５６の長手方向長さはそれぞれＳ１／２である。第１半円筒部３５５の内径は保護管３３の外径と略同一である。また、第２半円筒部３５６の内側周面と、保護管３３の外側周面との間の隙間は、カバー体３４の厚みＴよりも若干大きい隙間（Ｔ＋ΔＴ）としてある。
【００３６】
これら２つの固定部３５ａ、３５ｂは、図５に示すように、一方の固定部３５ａの半円筒部３５３と、他方の固定部３５ｂの半円筒部３５５、３５６が互いに対向するように設けられている。また、２つの固定部３５ａ、３５ｂは、一方の固定部３５ａの円筒部３５２の先端面と、それに対向する他方の固定部３５ｂの溶着部３５４の端面との離間距離Ｌａがカバー体３４の長手方向長さＬよりも少し長い距離（Ｌ＋ΔＬ）となるように設けられている。この状態で、一方の固定部３５ａの円筒部３５２の先端面と、他方の固定部３５ｂの第１半円筒部３５５の先端面との離間距離Ｌｂは、カバー体３４の長手方向長さＬよりも少し長い距離（Ｌ＋ΔＬ）となる。また、離間距離Ｌａ及び離間距離Ｌｂは互いにＳ１／２長さ分ずれている。
【００３７】
次に保護管３３に対するカバー体３４の取り付け手順について図６を参照して説明する。
【００３８】
１枚目の分割要素３４ａを一方の固定部３５ａの円筒部３５２の先端面と、それに対向する他方の固定部３５ｂの溶着部３５４の端面との間に置いて、保護管３３の外側周面において軸方向に沿って一方の固定部３５ａ側にＳ１／２長さ分動かす。これにより、１枚目の分割要素３４ａの一端部は、円筒部３５２の内側に入る。その後、１枚目の分割要素３４ａを保護管３３の外側周面において周方向に沿って下側に回転させる。これにより、１枚目の分割要素３４ａの一端部は一方の固定部３５ａの半円筒部３５３の内側に入り、他端部は、他方の固定部３５ｂの第２半円筒部３５６の内側に入る。
【００３９】
次に、２枚目の分割要素３４ｂを一方の固定部３５ａの円筒部３５２の先端面と、それに対向する他方の固定部３５ｂの溶着部３５４の端面との間に置いて、保護管３３の外側周面において軸方向に沿って一方の固定部３５ａ側にＳ１／２長さ分動かす。これにより、２枚目の分割要素３４ｂの一端部は、円筒部３５２の内側に入る。その後、１枚目の分割要素３４ａとともに２枚目の分割要素３４ｂを、保護管３３の外側周面において周方向に約９０°回転させる。これにより、２枚の分割要素３４ａ、３４ｂの一端部の一部は、一方の固定部３５ａの半円筒部３５３の内側に入り、他端部の一部は、他方の固定部３５ｂの第２半円筒部３５６の内側に入ることになり、自己ロック効果が発揮される。この状態で、２枚の分割要素３４ａ、３４ｂが、保護管３３に対して取り付けられる。
【００４０】
なお、取り外す場合には、２枚の分割要素３４ａ、３４ｂの一方が保護管３３の外側周面の上半分に位置するように回転させて取り外し、他方の分割要素も取り外す場合にはその後、その他方の分割要素も保護管３３の外側周面の上半分に位置するように回転させて取り外す。
【００４１】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、被覆部材３２を構成するカバー体３４の分割要素３４ａ、３４ｂが保護管３３から取り外し可能に構成されているので、アンテナ導体３１を真空容器２から取り外すことなく、分割要素３４ａ、３４ｂのみを交換することができる。これにより、高周波アンテナ３のメンテナンス作業を簡単にすることができる。
【００４２】
また、被覆部材３２を保護管３３及びカバー体３４から構成してカバー体３４を交換するように構成しているので、被覆部材３２の一部のみを交換すればよいので、材料コストを削減することができる。なお、本実施形態では、複数の分割要素３４ａ、３４ｂは同一形状をなすので部品点数を削減することによっても材料コストを削減することができる。
【００４３】
さらに、カバー体３４が保護管３３の全周を覆っているので、被覆部材３２の外周部全体を交換することができる。
【００４４】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４５】
例えば、前記実施形態では、被覆部材において少なくとも被処理体を向く部分が複数の分割要素３４ａ、３４ｂにより構成されているが、単一の分割要素により構成されたものであっても良い。
【００４６】
また、前記実施形態のカバー体３４は、２つに分割されることによって２つの分割要素３４ａ、３４ｂを構成するものであったが、周方向に３つ以上に分割されて３つ以上の分割要素を構成するものであっても良い。
【００４７】
さらに、カバー体３４は、保護管３３に対してその周方向の一部（少なくとも被処理体を向く部分（具体的には下半分など）を含む。）を覆うものであっても良い。
【００４８】
また、前記実施形態では、２つの固定部を保護管３３の長手方向両端部に設けたものであったが、図７及び図８に示すように、保護管３３の長手方向に沿って３つ以上の固定部３５ｃ〜３５ｅを設けたものであっても良い。この場合、カバー体３４は、保護管３３の長手方向に沿って２つ以上有する構成（図８の２つのカバー体３４１、３４２）となる。第１固定部３５ｃと第２固定部３５ｄとの関係、及び第２固定部３５ｄと第３固定部３５ｅとの関係は、前記実施形態における２つの固定部３５ａ、３５ｂの関係と同じとなるように構成されている。つまり、第１固定部３５ｃの構成は、前記実施形態の一方の固定部３５ａの構成と同じであり、第３固定部３５ｅの構成は、前記実施形態の他方の固定部３５ｂの構成と同じである。また、第２固定部３５ｄの左側部分は、前記実施形態の他方の固定部３５ｂの構成と同じであり、第２固定部３５ｄの右側部分は、前記実施形態の一方の固定部３５ａの構成と同じである。
【００４９】
また、前記実施形態の固定部３５ａ、３５ｂは、保護管３３に溶着などにより設けられたものであったが、保護管３３とは別部材でありカバー体３４とともに保護管３３を締め付ける締結部材であっても良いし、そのほかカバー体３４を固定できるものであれば接着部材であっても良い。
【００５０】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１００・・・プラズマ処理装置
Ｐ・・・誘導結合プラズマ
Ｗ・・・基板（被処理体）
２・・・真空容器
３・・・高周波アンテナ
３１・・・アンテナ導体
３２・・・被覆部材
３３・・・保護管
３４・・・カバー体
３４ａ、３４ｂ・・・分割要素
３５ａ、３５ｂ・・・固定部
【図１】
2018014170.tif 000003
【図２】
2018014170.tif 000004
【図３】
2018014170.tif 000005
【図４】
2018014170.tif 000006
【図５】
2018014170.tif 000007
【図６】
2018014170.tif 000008
【図７】
2018014170.tif 000009
【図８】
2018014170.tif 000010