(57)【要約】【課題】分割タイプの金属窓を有していても、処理室の内部に均一なプラズマを生成することが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】本体容器１と、本体容器１を、被処理体Ｇを収容し、収容した被処理体Ｇに誘導結合プラズマ処理を施す処理室４と、処理室４内に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナ１１を収容するアンテナ室３とに区画する導電性を有した矩形状の金属窓２と、を備え、高周波アンテナ１１は、アンテナ室３の内部に、矩形状の金属窓２に対応する面内を周回するように設けられ、矩形状の金属窓２は、互いに電気的に絶縁された複数の分割片２ａ〜２ｄに分割され、分割片２ａ〜２ｄはそれぞれ、他の部材に掛け渡されることなく、吊り下げ部材８によってアンテナ室３の天板部３ｂから吊り下げられている。【選択図】図１
2015022806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の被処理体に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、
本体容器と、
前記本体容器を、前記被処理体を収容し、収容した前記被処理体に誘導結合プラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを収容するアンテナ室とに区画する導電性を有した矩形状の金属窓と、を備え、
前記高周波アンテナは、前記アンテナ室の内部に、前記矩形状の金属窓に対応する面内を周回するように設けられ、
前記矩形状の金属窓は、互いに電気的に絶縁された複数の分割片に分割され、
前記分割片はそれぞれ、他の部材に掛け渡されることなく、吊り下げ部材によって前記アンテナ室の天板部から吊り下げられていることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記矩形状の金属窓は、
前記矩形状の金属窓を、前記矩形状の金属窓の周方向に沿って２以上に分割する第１の分割と、
前記周方向に沿って分割された金属窓を、前記周方向と交差する方向に沿って２以上に分割する第２の分割とがなされて、前記複数の分割片に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第２の分割は、前記矩形状の金属窓の四隅から、対角線に沿った分割を含むことを特徴とする請求項２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第２の分割がなされる方向には、導電性を有した金属梁と、前記金属梁と前記分割片とを絶縁する絶縁部材とが介在し、
前記第１の分割がなされる方向には、前記金属梁がなく、前記分割片どうしを絶縁する絶縁部材のみが介在することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の分割がなされた方向、および前記第２の分割がなされた方向それぞれには、前記分割片どうしを絶縁する絶縁部材のみが介在することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記絶縁部材は、前記分割片が収容される複数の収容部を有した１つの絶縁部材として構成されていることを特徴とする請求項５に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記絶縁部材は、前記分割片の上に載せられる構造を持つことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記吊り下げ部材は、前記分割片から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記吊り下げ部材には、隣接する前記分割片どうしを跨ぎ、これらの分割片それぞれに締結される構造を有したものが含まれることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記アンテナ室の天板部の外側に、前記天板部の変形を抑制する補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記補強部材は、前記天板部から外側に向かって凸となる円弧状の形状を持つことを特徴とする請求項１０に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記分割片は、前記処理室に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドを兼ねていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記吊り下げ部材は、前記分割片に前記処理ガスを供給するための配管を兼ねていることを特徴とする請求項１２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記分割片は、冷温水循環器により温度制御されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記吊り下げ部材は、前記冷温水循環器による前記分割片への冷温水循環のための配管を兼ねていることを特徴とする請求項１４に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程においては、ガラス基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。
【０００３】
近時、被処理基板のサイズが大型化しており、例えばＬＣＤ用の矩形状ガラス基板では、短辺×長辺の長さが、約１５００ｍｍ×約１８００ｍｍのサイズから約２２００ｍｍ×約２４００ｍｍのサイズへ、さらには約２８００ｍｍ×約３０００ｍｍのサイズへと著しく大型化している。
【０００４】
このような被処理基板の大型化にともない、誘導結合プラズマ処理装置の天壁を構成する矩形状の誘電体窓も大型化される。しかしながら、誘電体窓を構成する石英等の誘電体材料は脆いため大型化には不向きである。このため、矩形状の誘電体窓を石英よりも剛性が高い金属窓とし、矩形状の金属窓を分割し、分割された金属窓どうしを絶縁することで、処理室の天壁を構成するようにした誘導結合プラズマ処理装置が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２７４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された誘導結合プラズマ処理装置は、矩形状の金属窓の周囲に設けられた金属支持棚と、金属支持棚間に設けられた複数の金属支持梁とを備えている。特許文献１は、金属支持棚と金属支持梁との間、および金属支持梁と金属支持梁との間に区画された領域に、矩形状の金属窓を複数に分割した分割片を、それぞれ懸架する構造となっている。つまり、特許文献１は、金属支持棚、および金属支持梁を、分割片を載せ置く載置部として利用しつつ、複数の分割片を処理室の上を跨ぐようにして掛け渡す。
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、複数の分割片を、金属支持棚、および金属支持梁を載置部として利用するため、特に、金属支持梁には分割片を載せるための幅が必要になっている。
【０００８】
また、金属支持梁は、処理の間、減圧下にある処理室と、大気圧下にあるアンテナ室との間に介在する。このため、金属支持梁には、大気圧を支えるための高い強度が求められる。強度の観点からも、特許文献１における金属支持梁は、その幅を広く設定する必要がある。
【０００９】
幅が広い金属支持梁の下には誘導電界が形成され難い。特に、矩形状の金属窓を、周方向に沿って分割する金属支持梁は、アンテナ室に配置された高周波アンテナと並行する。このため、高周波アンテナに流れる電流とは逆向きの電流が流れる。逆起電力である。逆起電力に基づいて発生する電流は、金属支持梁の幅が広くなるにつれて顕著になる。このような電流が顕著になると、金属支持梁直下のみならず、金属支持梁の周囲の誘導電界をも弱め、この結果、処理室内に発生する誘導電界の均一性を低下させる可能性がある。誘導電界の均一性が低下すると、処理室の内部に生成されるプラズマの均一性にも影響を及ぼす。
【００１０】
また、金属窓の面積は、被処理体の大きさに応じて設定される。しかし、金属支持梁の幅が広がってくると、金属窓の総面積に占める分割片の総面積の割合が低下する。この割合が低下すると、処理室の内部に、誘導電界を効率的に生成することも難しくなる。
【００１１】
さらに、分割片が、処理室に処理ガスを供給するシャワーヘッドを兼ねている場合には、上記割合が小さくなるに従って、金属窓の総面積に占めるガスシャワー部の総面積の割合も低下する。このため、処理ガスの効率的な供給や、均一性のよい処理ガスの供給も困難になってしまう。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、分割タイプの金属窓を有していても、処理室の内部に均一なプラズマを生成することが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【００１３】
さらには、分割タイプの金属窓を有していても、処理室の内部に均一なプラズマを生成することが可能であり、かつ、処理ガスの効率的な供給や、均一性のよい処理ガスの供給も可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の一観点では、矩形状の被処理体に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、本体容器と、前記本体容器を、前記被処理体を収容し、収容した前記被処理体に誘導結合プラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを収容するアンテナ室とに区画する導電性を有した矩形状の金属窓と、を備え、前記高周波アンテナは、前記アンテナ室の内部に、前記矩形状の金属窓に対応する面内を周回するように設けられ、前記矩形状の金属窓は、互いに電気的に絶縁された複数の分割片に分割され、前記分割片はそれぞれ、他の部材に掛け渡されることなく、吊り下げ部材によって前記アンテナ室の天板部から吊り下げられていることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
【００１５】
上記一観点に係る誘導結合プラズマ処理装置において、前記矩形状の金属窓は、前記矩形状の金属窓を、前記矩形状の金属窓の周方向に沿って２以上に分割する第１の分割と、前記周方向に沿って分割された金属窓を、前記周方向と交差する方向に沿って２以上に分割する第２の分割とがなされて、前記複数の分割片に分割されているものとすることができる。この際、前記第２の分割は、前記矩形状の金属窓の四隅から、対角線に沿った分割を含むことができる。
【００１６】
また、前記第２の分割がなされる方向には、導電性を有した金属梁と、前記金属梁と前記分割片とを絶縁する絶縁部材とが介在し、前記第１の分割がなされる方向には、前記金属梁がなく、前記分割片どうしを絶縁する絶縁部材のみが介在する構造とすることができる。
【００１７】
また、前記第１の分割がなされた方向、および前記第２の分割がなされた方向それぞれには、前記分割片どうしを絶縁する絶縁部材のみが介在する構造とすることもできる。この際、前記絶縁部材は、前記分割片が収容される複数の収容部を有した１つの絶縁部材として構成することが可能である。
【００１８】
また、前記絶縁部材は、前記分割片の上に載せられる構造を持つようにすることができる。
【００１９】
また、前記吊り下げ部材は、前記分割片から電気的に絶縁されていることがよい。さらに、前記吊り下げ部材には、隣接する前記分割片どうしを跨ぎ、これらの分割片それぞれに締結される構造を有したものが含まれていてもよい。
【００２０】
また、前記アンテナ室の天板部の外側に、前記天板部の変形を抑制する補強部材が設けられていてもよい。この際、前記補強部材は、前記天板部から外側に向かって凸となる円弧状の形状を持つことが好ましい。
【００２１】
前記分割片は、前記処理室に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドを兼ねることが好ましい。この場合に前記吊り下げ部材は、前記分割片に前記処理ガスを供給するための配管を兼ねていてもよい。さらに前記分割片は、冷温水循環器により温度制御されることが好ましい。この場合に前記吊り下げ部材は、前記冷温水循環器による前記分割片への冷温水循環のための配管を兼ねていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、分割タイプの金属窓を有していても、処理室の内部に均一なプラズマを生成することが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供できる。また、分割タイプの金属窓を有していても、処理室の内部に均一なプラズマを生成することが可能であり、かつ、処理ガスの効率的な供給や、均一性のよい処理ガスの供給も可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１中のII−II線に沿う水平断面図である。
【図３】高周波アンテナの一例を示す平面図である。
【図４】金属窓を用いた場合の誘導結合プラズマの生成原理を示す図である。
【図５】金属窓の吊り下げ構造の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備えている絶縁部材の一例を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図８】図７中のVIII−VIII線に沿う水平断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の誘導結合プラズマ処理装置に用いる絶縁部材の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図１１】（Ａ）図は補強部材の取り付けの一例を示す平面図、（Ｂ）図は補強部材の取り付けの他例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は図１中のII−II線に沿う水平断面図である。図１および図２に示す誘導結合プラズマ処理装置は、矩形基板、例えば、ＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理等のプラズマ処理に用いることができる。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro  Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。また、ＦＰＤ用ガラス基板に限らず、太陽電池パネル用ガラス基板に対する上記同様のプラズマ処理にも用いることができる。
【００２６】
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより電気的に接地されている。本体容器１は、本体容器１と絶縁されて形成された矩形状の金属窓２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。金属窓２は、処理室４の天壁を構成する。金属窓２は、例えば、非磁性体で導電性の金属、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金で構成される。また、金属窓２の耐プラズマ性を向上させるために、金属窓２の処理室４側の表面に誘電体膜や誘電体カバーを設けてもよい。誘電体膜としては陽極酸化膜または溶射セラミックス膜を挙げることができる。また誘電体カバーとしては石英製またはセラミックス製のものを挙げることができる。
【００２７】
アンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には、本体容器１の内側に突出する金属枠５と、金属枠５の内側に対角線状に形成された金属梁６とが設けられている。金属枠５および金属梁６は導電性材料、望ましくはアルミニウム等の金属で構成される。
【００２８】
本例の矩形状の金属窓２は複数の分割片２ａ〜２ｈに分割され、これら分割片２ａ〜２ｈはそれぞれ、図２に示すように金属枠５および金属梁６の内側に配置されている。本例では、矩形状の金属窓２に対し、金属窓２の周方向に沿って２以上に分割する第１の分割（矢印Ａ）と、周方向に沿って分割された金属窓２を、周方向と交差する方向に沿ってさらに２以上に分割する第２の分割（矢印Ｂ）とがなされ、合計８つの分割片２ａ〜２ｈに分割されている。本例の第２の分割（矢印Ｂ）は、矩形状の金属窓２の四隅から、対角線に沿った分割を含んでいる。このように分割された分割片２ａ〜２ｈは、絶縁部材７によって金属枠５および金属梁６から電気的に絶縁されるとともに、分割片２ａ〜２ｈどうしも絶縁部材７によって互いに電気的に絶縁されるようになっている。
【００２９】
本例の分割片２ａ〜２ｈは、金属枠５および金属梁６の内側に、これらの金属枠５および金属梁６に掛け渡されることなく配置されている。そして、絶縁部材７は、分割片２ａ〜２ｈ、金属枠５、並びに金属梁６それぞれの上に載せられる構造を持っている。本例の分割片２ａ〜２ｈの支持形態は、吊り下げ部材８によってアンテナ室３の天板部３ｂから吊り下げる形態である。本例の吊り下げ部材８は、分割片２ａ〜２ｈを、分割片２ａ〜２ｈの上それぞれに載せられた絶縁部材７とともに吊り下げる。さらに、本例の吊り下げ部材８は、金属枠５および金属梁６についても、金属枠５の上および金属梁６の上それぞれに載せられた絶縁部材７とともに吊り下げる。また、本例の絶縁部材７は、一体的に吊り下げ部材８と金属梁６の上面および分割片２ａ〜２ｈの上面とを絶縁し、金属梁６の側面と分割片２ａ〜２ｈの側面とを絶縁しているが、絶縁部材７は、例えば、吊り下げ部材８と金属梁６の上面および分割片２ａ〜２ｈの上面とを絶縁する部分と、金属梁６の側面と分割片２ａ〜２ｈの側面とを絶縁する部分とに分割されていてもよい。
【００３０】
また、本例においては、分割片２ａ〜２ｈが処理ガス供給用のシャワーヘッドを兼ねている。分割片２ａ〜２ｈがシャワーヘッドを兼ねる場合には、分割片２ａ〜２ｈそれぞれの内部に、処理ガスを拡散させる処理ガス拡散室９が形成される。分割片２ａ〜２ｈの処理室４に対向した下面には、処理ガス拡散室９から処理室４に対して処理ガスを噴出する複数の処理ガス吐出孔９ａが形成される。処理ガス供給機構１０は、処理ガスを、ガス供給管１０ａを介して分割片２ａ〜２ｈそれぞれの内部に形成された処理ガス拡散室９へ供給する。供給された処理ガスは、処理ガス吐出孔９ａを介して処理ガス拡散室９から処理室４に向けて吐出される。
【００３１】
アンテナ室３の内部には、分割片２ａ〜２ｈに面するように高周波アンテナ１１が配置される。高周波アンテナ１１は、例えば、図示せぬ絶縁部材からなるスペーサを介して分割片２ａ〜２ｈから離間して配置される。高周波アンテナ１１は、分割片２ａ〜２ｈに分割された矩形状の金属窓２に対応する面内で、矩形状の金属窓２の周方向に沿って周回するように設けられ、例えば図３に示すように、渦巻き状に形成される。図３に示す高周波アンテナ１１は、導電性材料、例えば銅などからなる４本のアンテナ線１１ａ〜１１ｄを９０°ずつ位置をずらしながら巻きまわし、全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成した例であり、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなしている。なお、高周波アンテナ１１は、図３に示す多重アンテナに限られるものではなく、一本または複数のアンテナ線を環状にした環状アンテナであってもよい。また、本例の高周波アンテナ１１は、その断面が短辺と長辺とを有した矩形状となっている。そして、高周波アンテナ１１は、長辺側を分割片２ａ〜２ｈに対向させて配置しているが（いわゆる横置き）、短辺側を分割片２ａ〜２ｈに対向させるように配置してもよい（いわゆる縦置き）。
【００３２】
高周波アンテナ１１には、整合器１２を介して第１の高周波電源１３が接続されている。そして、プラズマ処理の間、高周波アンテナ１１には、第１の高周波電源１３から整合器１２を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。これにより、分割片２ａ〜２ｈそれぞれの表面に渦電流が誘起され、この渦電流によって処理室４の内部に誘導電界が形成される。ガス吐出孔９ａから吐出された処理ガスは、誘導電界によって処理室４の内部においてプラズマ化される。
【００３３】
処理室４内の下方には、金属窓２を挟んで高周波アンテナ１１と対向するように、被処理基板として、矩形状のＦＰＤ用ガラス基板（以下単に基板と記す）Ｇを載置するための載置台１４が設けられている。載置台１４は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台１４に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。載置台１４は絶縁体枠１５内に収納されている。絶縁体枠１５は、本体容器１の底部に載置されている。なお、載置台１４は、本体容器１の底部に、上下方向に昇降可能に設けられていてもよい。処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口１６および搬入出口１６を開閉するゲートバルブ１７が設けられている。
【００３４】
載置台１４には、給電線１８により、整合器１９を介して第２の高周波電源２０が接続されている。第２の高周波電源２０は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台１４に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンを効果的に基板Ｇに引き込むことができる。なお、載置台１４内には、基板Ｇの温度を制御するために、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。
【００３５】
処理室４の底部には、排気口２１を介して真空ポンプ等を含む排気装置２２が接続されている。排気装置２２は、処理室４の内部を排気する。これにより、プラズマ処理中、処理室４の内部が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。
【００３６】
載置台１４に載置された基板Ｇの裏面側には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路２３が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。
【００３７】
このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０１が接続されている。さらに、制御部１００には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部１０２が接続されている。処理レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。
【００３８】
（金属窓）
次に、金属窓を用いた場合の誘導結合プラズマの生成原理を説明する。
図４は、金属窓を用いた場合の誘導結合プラズマの生成原理を示す図である。  
【００３９】
図４に示すように、高周波アンテナ１１に流れる高周波電流ＩＲＦより、金属窓２の上面（高周波アンテナ側表面）に誘導電流が発生する。誘導電流は表皮効果により金属窓２の表面部分にしか流れないが、金属窓２は金属枠５、金属梁６、および本体容器１から絶縁されているため、高周波アンテナ１１の平面形状が直線状であれば、金属窓２の上面に流れた誘導電流は、金属窓２の側面に流れ、次いで、側面に流れた誘導電流は、金属窓２の下面（処理室側表面）に流れ、さらに、金属窓２の側面を介して、再度金属窓２の上面に戻り、渦電流ＩＥＤを生成する。このようにして、金属窓２には、その上面（高周波アンテナ側表面）から下面（処理室側表面）にループする渦電流ＩＥＤが生成される。このループする渦電流ＩＥＤのうち、金属窓２の下面を流れた電流が処理室４内に誘導電界ＩＰを生成し、この誘導電界ＩＰにより処理ガスのプラズマが生成される。
【００４０】
一方、高周波アンテナ１１が金属窓２に対応する面内で周方向に沿って周回するように設けられている場合には、金属窓２として無垢の一枚板を用いると、高周波アンテナによって金属窓２の上面に生成される渦電流ＩＥＤは、金属窓２の上面をループするのみとなる。したがって、渦電流ＩＥＤは金属窓２の下面には流れずプラズマは生成されない。このため、金属窓２を分割片２ａ〜２ｈに分割するとともに互いに絶縁して、分割片２ａ〜２ｈそれぞれに渦電流ＩＥＤが流れるようにする。すなわち、金属窓２を互いに絶縁した状態で複数の分割片２ａ〜２ｈに分割することにより、分割片２ａ〜２ｈそれぞれの上面には、側面に達する誘導電流が流れ、側面から下面に流れ、再度側面を流れた上面に戻るループ状の渦電流ＩＥＤを生成する。
【００４１】
（吊り下げ構造）
次に、金属窓２の吊り下げ構造の一例を説明する。
図５は金属窓の吊り下げ構造の一例を示す断面図である。図５には分割片２ａ、２ｂを吊り下げる構造の一部分が示されている。
【００４２】
図５に示すように、絶縁部材７は、分割片２ａ、２ｂ、金属枠５、および金属梁６の上に載せられる鍔部３１を有している。鍔部３１の分割片２ａ、２ｂに対向する面には、シール部材、例えばＯリング３４が環状に設けられている。また、鍔部３１の金属枠５に対向する面、および鍔部３１の金属梁６に対向する面にも、シール部材、例えばＯリング３５が環状に設けられている。これらのＯリング３４、３５によって、アンテナ室３と処理室４との気密性が保持される。
【００４３】
鍔部３１どうしの間には、分割片２ａ、２ｂの側面どうし、および分割片２ａ、２ｂの側面を金属枠５、金属梁６から絶縁する壁部３６が設けられている。壁部３６どうしの間に得られた空間が、分割片２ａ、２ｂが収容される収容部となる。
【００４４】
分割片２ａ、２ｂを収容部へ収容した状態で、吊り下げ部材８を、絶縁部材７および分割片２ａ、２ｂに締結部材、例えばボルト４０によって締結する。これにより、絶縁部材７および分割片２ａ、２ｂが吊り下げ部材８に締結される。さらに、吊り下げ部材８に締結された絶縁部材７および分割片２ａ、２ｂを、金属枠５と金属梁６とによって仕切られた領域へ収容し、吊り下げ部材８を、絶縁部材７、金属枠５および金属梁６に締結部材、例えばボルト４２によって締結する。これにより、金属枠５および金属梁６が吊り下げ部材８に締結される。そして、分割片２ａ、２ｂ、絶縁部材７、金属枠５および金属梁６に締結された吊り下げ部材８を、アンテナ室３の天板部３ｂに締結部材、例えばボルト４３によって締結する。このようにして、分割片２ａ、２ｂが吊り下げ部材８によってアンテナ室３の天板部３ｂから吊り下げられた構造を得ることができる。また、図５に示すように、ボルト４０、４２と、金属枠５や金属梁６、および分割片２ａ、２ｂとの間に絶縁物４４を挟み、ボルト４０、４２を、金属枠５や金属梁６、および分割片２ａ、２ｂから絶縁するようにしてもよい。なお、本例では、図５に示した絶縁部材７は、図６に示すように、金属枠５と金属梁６とによって仕切られた４つの三角形状の領域４１に対応して４つ設けられる。
【００４５】
また、本例の吊り下げ部材８は、隣接する分割片２ａ、２ｂどうしを跨ぎ、これらの分割片２ａ、２ｂそれぞれに締結される構造を有している。吊り下げ部材８は、もちろん分割片２ａ、又は分割片２ｂのいずれか一方のみに締結される構造を有していてもよい。しかしながら、吊り下げ部材８を隣接する分割片２ａ、２ｂそれぞれに締結される構造とし、隣接する分割片２ａ、２ｂどうしで、１つの吊り下げ部材８を共有するようにすると、吊り下げ部材８の数を削減できる、という利点を得ることができる。
【００４６】
（処理動作）
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を用いて基板Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチング処理を施す際の処理動作について説明する。
【００４７】
まず、ゲートバルブ１７を開にした状態で搬入出口１６から搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、載置台１４の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台１４上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給機構１０から供給される処理ガスを、シャワーヘッドを兼ねる分割片２ａ〜２ｈのガス吐出孔９ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置２２により排気口２１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
【００４８】
また、このとき基板Ｇの裏面側の冷却空間には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路２３を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。
【００４９】
次いで、第１の高周波電源１３から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１１に印加し、これにより金属窓２を介して処理室４内に均一な誘導電界を生成する。このようにして生成された誘導電界により、処理室４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。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理として、例えばプラズマエッチング処理が行われる。
【００５０】
このような第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置によれば、分割片２ａ〜２ｈを、金属枠５や金属梁６の上に載せ置かずに、アンテナ室３の天板部３ｂから吊り下げ部材８によって吊り下げる構造としている。そして、分割片２ａ〜２ｈを天板部３ｂから吊り下げることで、分割片２ａ〜２ｈが大気圧を支える構造になっている。このため、金属梁６には大気圧を支えるほどの強度は必要なくなり、分割片を金属枠や金属梁の上に載せ置くタイプの誘導結合プラズマ処理装置に比較して、金属梁６の幅を狭く設定することができる。
【００５１】
金属梁６の幅を狭く設定することが可能となる結果、処理室４内への誘導電界の形成には寄与しない金属梁６の面積を最小限度に抑えることができ、処理室４内に発生する誘導電界の均一性を向上させることが可能となる。誘導電界の均一性が向上することで、処理室４内に生成されるプラズマの均一性もよくなり、プラズマ処理の均一性も向上する。
【００５２】
また、分割片を金属枠および金属梁の上に載せ置くタイプの誘導結合プラズマ処理装置においては、金属梁を分割片ごとに設定しなければならない。このため、分割数が増えるにしたがって金属梁の数も増える、という事情がある。このような事情からも、処理室４内への誘導電界の形成には寄与しない金属梁の面積が増える傾向があった。
【００５３】
このような事情に対し、第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置によれば、分割片２ａ〜２ｈを天板部３ｂから吊り下げる構造としたことで、金属梁６を分割片２ａ〜２ｈごとに設定する必要をなくすことができる。つまり、分割片２ａ〜２ｈどうしを絶縁部材７で絶縁するだけでよい。このため、分割数が増えたとしても、金属梁６の数を減らすことができ、金属梁６の数を減らした分、処理室４内への誘導電界の形成に寄与する分割片２ａ〜２ｈの面積を増やせる、という利点も得ることができる。
【００５４】
また、矩形状の金属窓を周方向に沿って分割する金属梁は、アンテナ室に配置された高周波アンテナと並行する。このような金属梁には、高周波アンテナに流れる電流とは逆向きの電流が流れる。このような電流は、金属梁の直下のみならず、金属梁の周囲の誘導電界までも弱めてしまう。
【００５５】
このような矩形状の金属窓を周方向に沿って分割するような金属梁についても、分割片２ａ〜２ｈどうしを絶縁部材７で絶縁するだけで済む第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置においては、図６に示されているように無くすことができる。第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置は、金属枠５の内側の領域に、対角線に沿って分割する金属梁６しか存在しない。このため、高周波アンテナに流れる電流とは逆向きの電流が流れるような金属梁はなくなり、処理室４の内部に、誘導電界をより効率的に、かつ、均一に生成できる、という利点も得ることができる。
【００５６】
また、第１の実施形態においては、分割片２ａ〜２ｈが処理ガス供給用のガスシャワーヘッドを兼ねている。分割片２ａ〜２ｈがガスシャワーヘッドを兼ねる必要は必ずしもない。しかしながら、分割片２ａ〜２ｈの面積を増やすことができる第１の実施形態において、さらに分割片２ａ〜２ｈがガスシャワーヘッドを兼ねるようにすると、金属窓２の総面積に占めるガスシャワー部の総面積の割合を増加させることが可能となり、処理ガスの効率的な供給、および均一性のよい処理ガスの供給を実現できる、という利点も得ることができる。
【００５７】
このように、第１の実施形態によれば、分割タイプの金属窓２を有していても、処理室４の内部に均一なプラズマを生成することが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供できる。
【００５８】
また、分割タイプの金属窓２を有していても、処理室４の内部に均一なプラズマを生成することが可能であり、かつ、処理ガスの効率的な供給や、均一性のよい処理ガスの供給も可能な誘導結合プラズマ処理装置を得ることができる。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
図７は本発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図、図８は図７中のVIII−VIIIX線に沿う水平断面図である。図７および図８において、図１および図２と同一の部分については同一の参照符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６０】
図７および図８に示すように、第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が、第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置と異なるところは、金属梁６を全て無くし、金属枠５のみとしたことである。金属枠５の内側に配置される分割片２ａ〜２ｈは、全て絶縁部材７によって絶縁するだけとしている。
【００６１】
図９は、本発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備えている絶縁部材の一例を示す平面図である。
【００６２】
第１の実施形態においては、図６に示したように、金属枠５と金属梁６とによって仕切られた４つの三角形状の領域４１に対応させ、４つの絶縁部材７を備えていた。しかし、第２の実施形態においては、図９に示すように、金属枠５の内側に得られた１つの矩形状の領域４１に対応して、１つの絶縁部材７を設けるだけよい。このため、第１の実施形態に比較して、第２の実施形態は絶縁部材７の数を減らすことができ、例えば、誘導結合プラズマ処理装置の組み立て性が良好になる、という利点を得ることができる。
【００６３】
さらに、金属枠５の内側に得られる矩形状の領域の大きさを第１の実施形態と同じとした場合には、金属梁６がない分、処理室４内への誘導電界の形成に寄与する分割片２ａ〜２ｈの面積を増やすことができる。このため、第１の実施形態に比較して、さらに誘導電界の均一性が向上する。そして、処理室４内に生成されるプラズマの均一性もさらによくなり、かつ、プラズマ処理の均一性もさらに向上する。
【００６４】
また、第２の実施形態においても、分割片２ａ〜２ｈが処理ガス供給用のガスシャワーヘッドを兼ねるようにすると、ガスシャワー部の総面積が増えるので、処理ガスのより効率的な供給、およびより均一性のよい処理ガスの供給を実現できる。
【００６５】
＜第３の実施形態＞
図１０は本発明の第３の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す縦断面図である。図１０において図７と同一の部分については同一の参照符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
図１０に示すように、第３の実施形態が第２の実施形態と異なるところは、アンテナ室３の天板部３ｂの外側に、補強部材５０を設けたことにある。補強部材５０は天板部３ｂの変形を抑制するものである。本例では、補強部材５０は天板部３ｂから外側に向かって凸となる円弧状の形状を持っている。この形状は、天板部３ｂが変形しようとする形状とは反対の形状である。円弧状の補強部材５０は、本例では天板部３ｂに支柱５１によって接続され、いわゆるリブ構造をなしている。
【００６７】
図１１（Ａ）は補強部材の取り付けの一例を示す平面図、図１１（Ｂ）は補強部材の取り付けの他例を示す平面図である。
【００６８】
補強部材５０は、図１１（Ａ）に示すように、例えば天板部３ｂの重心を通るように、１本だけ設けるようにしてもよいし、図１１（Ｂ）に示すように、複数本設けるようにしてもよい。
【００６９】
本発明の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置の処理室４は、処理の間、減圧環境下とされる。このため、分割片２ａ〜２ｈには大気圧によって処理室４に向かって押し下げる力が加わる。しかも、分割片２ａ〜２ｈは天板部３ｂから吊り下げ部材８によって吊り下げられている。このため、処理の間、分割片２ａ〜２ｈは、天板部３ｂを吊り下げ部材８を介して引っ張ることになり、天板部３ｂが変形しやすい状態となる。
【００７０】
このような事情は、天板部３ｂの外側に補強部材５０を設けることで解消することができる。また、天板部３ｂの外側に補強部材５０を設けると、天板部３ｂの変形が抑制されるので、変形し難い天板部３ｂに吊り下げられる分割片２ａ〜２ｈもまた、変形し難くなる、という利点を得ることができる。
【００７１】
なお、図１０においては、補強部材５０を第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置に設けた例を示したが、第３の実施形態に係る補強部材５０は、第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置に対しても、もちろん適用可能である。
【００７２】
＜金属窓の分割例＞
図２や図８に示した水平断面図には、金属窓２の分割例が示された。図２や図８に示した分割例は、周方向に交差する方向に沿った分割、例えば、対角線に沿った分割と、周方向に沿った分割とを組み合わせたものであった。周方向に沿った分割は、金属窓２を、複数の環に分割する。図２や図８に示した分割は、周方向に沿った分割が一周であったので、金属窓２は内環と外環とを有した二環型となる。
【００７３】
金属窓２には、周方向に沿った分割は必ずしも必要なく、周方向に交差する方向に沿った分割、例えば、対角線に沿った分割のみであってもよい。この場合には、金属窓は一環型となる。
【００７４】
以上、本発明を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。  
例えば、高周波アンテナとして渦巻き状のものを例にとって説明したが、環状など、金属窓に対応する面内で金属窓の周方向に沿って周回するように設けられていれば、構造は問わない。
【００７５】
また、金属窓２の分割片２ａ〜２ｈは、冷温水循環器により温度制御されるようにしてもよい。この場合、冷温水を吊り下げ部材８に流せる構造にしてもよい。このように吊り下げ部材８を、分割片２ａ〜２ｈを吊り下げるための部材として使う他、冷温水循環器による分割片２ａ〜２ｈへの冷温水循環のための配管としても使うことで、冷温水循環のための配管類を別途設けることなく、シンプルな構成にて分割片２ａ〜２ｈの冷温水循環による温度制御を実現することができる。
【００７６】
また、上記実施形態における分割片２ａ〜２ｈは、処理室４に処理ガスを供給するガスシャワーヘッドを兼ねていた。この場合、処理ガスを吊り下げ部材８に流せる構造にしてもよい。このように、吊り下げ部材８を、ガスシャワーヘッド（分割片２ａ〜２ｈ）に処理ガスを供給するための配管として使うようにしてもよい。これにより、処理ガス供給のための配管類を別途設けることなく、シンプルな構成にて分割片２ａ〜２ｈから処理室４への処理ガスの供給を実現することができる。
【００７７】
また、吊り下げ部材８には、上記冷温水を流せる構造と、上記処理ガスを流せる構造との双方を設け、分割片２ａ〜２ｈを吊り下げる部材として使うとともに、冷温水循環のための配管および処理ガスを供給するための配管をそれぞれ兼ねることも可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では誘導結合プラズマ処理装置の一例としてエッチング装置を例示したが、エッチング装置に限らず、ＣＶＤ成膜等の他方のプラズマ処理装置に適用することができる。
【００７９】
さらにまた、被処理基板としてＦＰＤ基板を用いた例を示したが、矩形基板であれば太陽電池パネル用の基板等他の基板に対するプラズマ処理にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１；本体容器
２；金属窓
２ａ〜２ｈ；分割片
３；アンテナ室
４；処理室
５；金属枠
６；金属梁
７；絶縁部材
８；吊り下げ部材
１１；高周波アンテナ
５０；補強部材
Ａ；周方向に沿った分割
Ｂ；周方向に交差する方向に沿った分割
【図１】
2015022806.tif 000003
【図２】
2015022806.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015022806.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015022806.tif 000008
【図７】
2015022806.tif 000009
【図８】
2015022806.tif 000010
【図９】
2015022806.tif 000011
【図１０】
2015022806.tif 000012
【図１１】
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