(57)【要約】      （修正有）【課題】電極交換に際して容易に電極位置を正確に復元することが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】第１および第２電極１１、１２は、４つの角部に設けられたタブＴが、下向きに突出する円柱状のボス（突起）２１を備える。一方、載置部材１３は、載置面１４に形成された円筒状の凹部２２を備える。ボス２１の外径と凹部２２の内径とは、必要な位置決め精度に合わせて決定される。従って、第１および第２電極１１、１２のタブＴが、載置部材１３の載置面１４に載置されるとき、ボス２１が凹部２２に嵌入され、その載置位置が決定される。【選択図】図３
2013140918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、チャンバー内に配置されてプラズマ放電を発生させる平板状の第１および第２電極と、第１および第２電極を水平に、かつ、互いに対向して載置する載置部材と、第１および第２電極を載置部材に載置するときに第１および第２電極の水平方向の位置を規定する位置決め機構とを備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
位置決め機構が、第１および第２電極の少なくとも一方に下向きに突出する突起と、載置部材に形成され前記突起を収容可能な凹部からなる請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
位置決め機構が、第１および第２電極の少なくとも一方に下向きに突出する突起と、載置部材に形成され前記突起を貫通させる貫通孔と、貫通した突起の抜け止め部材とを備える請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
位置決め機構が、第１および第２電極の少なくとも一方に形成された凹部と、載置部材に形成され前記凹部に収容可能な突起からなる請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
載置部材が、第１および第２電極の少なくとも一方に接触して給電する給電端子を備えると共に、前記給電端子と電源とを接続する通電ケーブルの一部を内蔵する請求項２〜４のいずれか１つ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】
この発明はプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、平行に設置された対向する一対の電極のうちの一方に被処理物である基板が設置され、反応ガス雰囲気下で電極間にプラズマ放電を起こして基板表面をプラズマ処理する装置である。
プラズマを安定的に発生させるには、基板とそれに対向する電極との間の放電ギャップ長の管理が重要であるため、電極間距離（例えば5〜30ｍｍ程度）が一定に維持されている。
【０００３】
具体的には対向電極の外周縁の四つ角がチャンバー内に固設された複数の支持片上に載置されネジで各電極の高さが調整されることによって所定の電極間距離に維持されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１２４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラズマ処理装置では、電極の清掃や補修を行うために、電極の交換を行う必要がある。しかし、電極を交換した場合、放電を再現するために電極の位置をもと通り正確に復元することが重要であるが、その作業は時間と熟練を要するものであった。この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、電極交換に際して容易に電極位置を正確に復元することが可能なプラズマ処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、チャンバーと、チャンバー内に配置されてプラズマ放電を発生させる平板状の第１および第２電極と、第１および第２電極を水平に、かつ、互いに対向して載置する載置部材と、第１および第２電極を載置部材に載置するときに第１および第２電極の水平方向の位置を規定する位置決め機構とを備えるプラズマ処理装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１および第２電極が載置部材に載置されるときに、第１および第２電極の水平方向の位置を規定する位置決め機構を備えるので、第１又は第２電極の交換時には、交換される電極の位置が位置決め機構により規定され、電極位置が容易に復元される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態１のプラズマ処理装置の構成説明図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置の要部平面図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置の位置決め機構の説明図である。
【図４】図３の位置決め機構の第１変形例を示す説明図である。
【図５】図３の位置決め機構の第２変形例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施形態２のプラズマ処理装置の構成説明図である。
【図７】図２のプラズマ処理装置の給電機構を示す説明図である。
【図８】図７の給電機構の第１変形例を示す説明図である。
【図９】図７の給電機構の第２変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明のプラズマ処理装置は、チャンバーと、チャンバー内に配置されてプラズマ放電を発生させる平板状の第１および第２電極と、第１および第２電極を水平に、かつ、互いに対向して載置する載置部材と、第１および第２電極を載置部材に載置するときに第１および第２電極の水平方向の位置を規定する位置決め機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
位置決め機構は、第１および第２電極の少なくとも一方に下向きに突出する突起と、載置部材に形成され前記突起を収容可能な凹部からなってもよい。
位置決め機構は、第１および第２電極の少なくとも一方に下向きに突出する突起と、載置部材に形成され前記突起を貫通させる貫通孔と、貫通した突起の抜け止め部材とを備えてもよい。
位置決め機構は、第１および第２電極の少なくとも一方に形成された凹部と、載置部材に形成され前記凹部に収容可能な突起からなってもよい。
載置部材は、第１および第２電極の少なくとも一方に接触して給電する給電端子を備えると共に、前記給電端子と電源とを接続する給電ケーブルの一部を内蔵してもよい。
【００１１】
以下、図面に示す実施形態１と２を用いてこの発明を詳述する。
実施形態１
図１はこの発明の実施形態１のプラズマ処理装置を示す構成説明図である。
実施形態１のプラズマ処理装置は、図１に示すように、内部に反応室を構成するステンレス鋼製のチャンバーＭと、チャンバーＭ内に配置されてプラズマ放電を発生させる平板状の方形の２対の第１電極１１および第２電極１２と、第１電極１１と第２電極１２を平行かつ水平に対向してそれぞれ載置するセラミック製の載置部材１３と、第１電極１１を介して電極間に反応ガスＧを導入するガス導入管１５と、チャンバーＭ内から反応ガスを排気する排気部６と、第１電極１１と第２電極１２間に給電ケーブル１６と接地ケーブル１７を介して電圧を印加する電源部Ｅとを備える。
【００１２】
実施形態１では、第２電極１２上に被処理物である基板Ｓが設置され、基板Ｓの表面がプラズマ処理され、例えばシリコン膜が製膜されたり、ドライエッチング処理がなされたりする。また、実施形態１では、第１および第２電極１１、１２の電極の２対が上下２段でチャンバーＭ内に配置される例を示しているが、１対または３対以上でもよい。
【００１３】
排気部６としては、真空ポンプ６ａ、真空ポンプ６ａとチャンバーＭとを接続する排気管６ｂと、チャンバーＭと真空ポンプ６ａとの間に配置された圧力制御器６ｃとを備える。
電源部Ｅは、例えば、１〜６０ＭＨｚの周波数で１０Ｗ〜１００ｋＷの電力、具体的には、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０Ｗ〜１０ｋＷの電力を発生するプラズマ励起電源であり、高周波発生器Ｅ1と、インピーダンス整合器Ｅ2とを備える。
【００１４】
図２は第１電極１１および第２電極１２の上面図である。
図２に示すように、第１電極１１および第２電極１２は、長方形であり、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作製される。第１電極１１および第２電極１２の４つの角部にそれぞれ同じ材料で作製されたタブＴが設けられている。詳しくは後述する。
【００１５】
第１電極１１は、内部が空洞であると共に、対となる第２電極１２に面するプラズマ放電面には多数の貫通穴が形成されている。貫通孔の加工は、直径０．１ｍｍ〜２ｍｍの円形穴を数ｍｍ〜数ｃｍピッチで行うのが望ましい。
【００１６】
また、第１電極１１の一端面には、ガス導入管１５が接続されており、反応ガスＧが図示しないガス供給源から第１電極１１の内部に供給され、多数の貫通穴から基板Ｓの表面に向かって噴出するように構成されている。なお、原料ガスとしては、シリコン膜の製膜については例えば、Ｈ2で希釈したＳｉＨ4（モノシラン）ガスが使用される他、ドライエッチングについては例えばＡｒで希釈したＮＦ３（三フッ化窒素）が使用される。
【００１７】
第１電極１１の下方に配置される第２電極１２は、内部に図示しないヒータを有すると共に、上面に基板Ｓが設置され、プラズマ放電処理時に基板Ｓ（例えばシリコン基板、ガラス基板等）を加熱する。
【００１８】
また、第２電極１２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作される。
第１電極１１と第２電極１２の寸法は、薄膜を形成するための基板Ｓの寸法に合わせて適当な値に決定されている。例えば、基板Ｓの寸法９００〜１２００ｍｍ×４００〜９００ｍｍに対して、１０００〜１５００ｍｍ×６００〜１０００ｍｍに設計される。
【００１９】
第２電極１２に内蔵されたヒータは、第２電極１２を室温から３００℃まで加熱制御するものであり、例えば、シースヒータと熱電対を内蔵したものを用いることができる。
【００２０】
図３は図１に示すプラズマ処理装置の位置決め機構４０を示す説明図である。
同図に示すように第１および第２電極１１、１２は、４つの角部に設けられたタブＴ（図２参照）が、下向きに突出する円柱状のボス（突起）２１を備える。
【００２１】
一方、載置部材１３は、載置面１４に形成された円筒状の凹部２２を備える。ボス２１の外径と凹部２２の内径とは、必要な位置決め精度に合わせて決定される。
従って、この実施形態では、第１および第２電極１１、１２のタブＴが、載置部材１３の載置面１４に載置されるとき、ボス２１が凹部２２に嵌入され、その載置位置が決定される。
従って、第１電極１１又は第２電極１２を新しい電極と交換しても交換前の載置位置を正確に復元することができる。
【００２２】
図４は図３の位置決め機構の第１変形例４０ａを示す説明図である。
この変形例４０ａでは、載置部材１３は凹部２２（図３）に代えて貫通丸穴２４を備える。
【００２３】
また、タブＴはボス２１（図３）よりも長い円柱状のボス２３を備え、ボス２３は貫通丸穴２４を貫通して露出する部分にロックレバー（クサビ）２６を受け入れるクサビ形の溝２５を備える。
【００２４】
従って、この変形例４０ａでは、第１および第２電極１１、１２のタブＴが、載置部材１３の載置面１４に載置されるとき、ボス２３が貫通丸穴２４を貫通し、その載置位置が決定される。そして、溝２５にロックレバー２６が嵌入されることにより、第１および第２電極１１、１２は載置部材１３に堅牢に固定される。
なお、ロックレバー２６の代わりにピンを用い、ボス２３に形成した横穴にピンを貫通させてボス２３を載置部材１３に固定するようにしてもよい。
【００２５】
図５は図３の位置決め機構の第２変形例４０ｂを示す説明図である。
この変形例４０ｂでは、タブＴはボス２１の代わりに貫通丸穴２８を備える。一方載置部材１３は、載置面１４に上向きに突出する円柱状のボス（突起）２７を備える。ボス２７の外径と貫通丸孔２８の内径とは、必要な位置決め精度に合わせて決定される。
【００２６】
従って、この変形例４０ｂでは、第１および第２電極１１、１２のタブＴが、載置部材１３の載置面１４に載置されるとき、ボス２７が貫通丸穴２８を貫通し、その載置位置が決定される。従って、第１電極１１又は第２電極１２を新しく交換しても、交換前の載置位置が正確に復元される。
【００２７】
実施形態２
図６はこの発明の実施形態２のプラズマ処理装置を示す構成説明図である。
この実施形態では、第１電極１１を載置する載置部材１３の一部が載置部材１３ａに、第２電極１２を載置する載置部材１３の一部が載置部材１３ａに、それぞれ置換されている。そして、給電ケーブル１６が第１電極１１を載置する載置部材１３ａに接続され、接地ケーブル１７が第２電極１２を載置する載置部材１３ａに接続されている。
それ以外の構成は実施形態１と同等であるので、説明を省略する。
【００２８】
図７は載置部材１３ａの給電機構５０を示す説明図である。
図７において、位置決め機構は図３のものと同等である。
給電機構５０は、凹部２２の底部に設けられたコイルスプリング状のリン青銅製の給電端子３１と、載置部材１３ａにトンネル状に形成されたケーブル案内路２９と、ケーブル案内路２９を通って給電端子３１に接続された給電又は接地ケーブル１６、１７から構成される。
【００２９】
このような構成において、第１電極１１又は第２電極１２が載置部材１３ａに載置され、ボス２１が凹部２２に嵌入されると、ボス２１の先端がコイルスプリング状の給電端子３１に加圧接触し、第１電極１１又は第２電極１２と電源部Ｅとの通電が、給電端子３１と給電ケーブル１６又は接地ケーブル１７を介して行われる。なお、載置部材１３ａは載置部材１３と同様に絶縁物（セラミック）で形成されている。
【００３０】
従って、第１電極１１又は第２電極１２を新しく交換しても、給電ケーブル１６および接地ケーブル１７の接続および分離作業が不要となり、交換作業が容易になる。
【００３１】
図８は載置部材１３ａの給電機構の第１変形例５０ａを示す説明図である。
図８において、位置決め機構は図４のものと同等である。
給電機構５０ａは、貫通丸穴２４の上部開口周縁のリング状凹部３０に嵌入されたリング状の銅合金製の給電端子３２と、載置部材１３ａにトンネル状に形成されたケーブル案内路２９と、ケーブル案内路２９を通って給電端子３２に接続された給電又は接地ケーブル１６、１７から構成される。
【００３２】
このような構成において、第１電極１１又は第２電極１２が載置部材１３ａに載置され、ボス２３が貫通丸穴２４を貫通すると、タブＴの下面がリング状の給電端子３２に加圧接触し、第１電極１１又は第２電極１２と電源部Ｅとの通電が、給電端子３２と給電ケーブル１６又は接地ケーブル１７を介して行われる。
従って、第１電極１１又は第２電極１２を新しく交換しても、給電ケーブル１６および接地ケーブル１７の接続および分離作業が不要となり、交換作業が容易になる。
【００３３】
図９は載置部材１３ａの給電機構の第２変形例５０ｂを示す説明図である。
図９において、位置決め機構は図５のものと同等である。
給電機構５０ｂは、載置面１４のボス２７の周縁のリング状凹部３０に嵌入されたリング状の銅合金製の給電端子３２と、載置部材１３ａにトンネル状に形成されたケーブル案内路２９と、ケーブル案内路２９を通って給電端子３１に接続された給電又は接地ケーブル１６、１７から構成される。
【００３４】
このような構成において、第１電極１１又は第２電極１２が載置部材１３ａに載置され、ボス２７が貫通丸穴２８を貫通すると、タブＴの下面がリング状の給電端子３２に加圧接触し、第１電極１１又は第２電極１２と電源部Ｅとの通電が、給電端子３２と給電ケーブル１６又は接地ケーブル１７を介して行われる。
従って、第１電極１１又は第２電極１２を新しく交換しても、給電ケーブル１６および接地ケーブル１７の接続分離作業が不要となり、交換作業が容易になる。
【符号の説明】
【００３５】
６  排気部
１１    第１電極
１２    第２電極
１３    載置部材
１３ａ  載置部材
１４    載置面
１５    ガス導入管
１６    給電ケーブル
１７    接地ケーブル
２１    ボス
２２    凹部
２３    ボス
２４    貫通丸穴
２５    溝
２６    ロックレバー
２７    ボス
２８    貫通丸穴
２９    ケーブル案内路
３０    リング状凹部
３１    給電端子
３２    給電端子
４０，４０ａ，４０ｂ    位置決め機構
５０，５０ａ，５０ｂ    給電機構
Ｍ      チャンバー
Ｓ      基板
Ｔ      タブ
Ｇ      ガス
Ｅ      電源部
Ｅ1     高周波発生器
Ｅ2     インピーダンス整合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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