(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に設けられた基板乗載可能な基板支持体と、
前記基板支持体の基板乗載面との間にプラズマ処理空間を形成するプラズマ空間形成機構と、
前記プラズマ処理空間の開口部分を囲う可動壁体と、
前記可動壁体が前記開口部分を囲う位置と前記可動壁体が前記開口部分を解放する位置との両位置に亘って前記可動壁体を進退させる壁体駆動機構と
を備えたプラズマリアクタであって、
前記可動壁体の外側面中間部から張り出して形成された鍔部と、前記鍔部と対向して前記真空チャンバ内側面から内向きに突きだした対向部が設けられていることを特徴とするプラズマリアクタ。
【請求項２】
前記可動壁体は、前記プラズマ処理空間の前記開口部分に対応した包囲部材と、これを支持するとともに前記基板支持体との嵌合部分に対応した嵌合部材とが分離可能に組み上げられたものであることを特徴とする請求項１に記載されたプラズマリアクタ。
【請求項３】
前記可動壁体は、前記基板支持体との遊嵌面に溝が形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載されたプラズマリアクタ。
【請求項４】
前記可動壁体は、前記壁体駆動機構に対し棒状部材を介して連結されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載されたプラズマリアクタ。
【請求項５】
前記対向部が前記真空チャンバにて支承されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプラズマリアクタ。
【請求項６】
前記包囲部材が前記嵌合部材よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載されたプラズマリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマ成膜装置やプラズマエッチング装置などのプラズマリアクタ（プラズマ処理装置）に関し、ＩＣ（半導体デバイス）やＬＣＤ（液晶表示パネル）あるいはＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）など高精度の製造工程において基板等を処理対象としてプラズマ処理すなわちプラズマ反応に基づく処理を行わせるのに好適なプラズマリアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハ等の基板を対象とするプラズマリアクタは、真空チャンバ内に形成されたプラズマ処理空間にプラズマを発生させ又は導入するとともにそのプラズマ処理空間内に所定の処理ガス等も導入して、プラズマ処理空間にてプラズマ反応を行わせ、これによってプラズマ処理空間内の基板に対して成膜やエッチングといった表面処理等を施すものである。図４に縦断面構造図を示した平行平板形の装置は、そのようなプラズマリアクタの典型例である。
【０００３】
この装置は、真空チャンバ本体部２の上に真空チャンバ蓋部３が開閉可能に取着された真空チャンバを備えており、被処理物である基板１が平板状をしていることから、水平に置かれたカソード部１２が真空チャンバ本体部２内のほぼ中央に設けられ、このカソード部１２の上面が平坦に形成されたうえ絶縁膜が張られて基板１を乗載しておくことが可能なようになっている。真空チャンバ本体部２の内底中央には筒状のローアーサポート１２ａが貫通して立設されており、カソード部１２はこのローアーサポート１２ａの上端に固着して支持されている。
【０００４】
このように、真空チャンバ内に植設され上面が基板乗載可能に形成された下部電極部は、真空チャンバに収められた基板支持体となっている。また、真空チャンバ蓋部３の内のほぼ中央であってカソード部１２の上方にはアノード部１１が筒状のアッパーサポート１１ａによって真空チャンバ蓋部３に垂設されている。そして、これら電極およびその支持体によって構成された上部電極部も、真空チャンバに収められたものとなっている。
【０００５】
これらのアノード部１１とカソード部１２は互いに対向しており、少なくともその対向面の中央部は一対の平行な電極となっており、その電極にブロッキングキャパシタを介してＲＦ電源３１から高周波が印加されると所定の真空圧の下でアノード部１１とカソード部１２との間にプラズマが発生する。あるいは、そこへ導入されたプラズマが活性化されたりその作用に異方性が付与されたりする。なお、ＲＦ電源３１には、５００ＫＨｚ〜２ＭＨｚの周波数で出力パワーの可変なものがよく用いられる。そして、そこに所定の処理ガスＡがアノード部１１等を介して供給されるとカソード部１２上面に乗載された基板１にガス状態等に応じたプラズマ処理がなされる。これにより、アノード部１１とカソード部１２は両者の挟む空間にプラズマ処理空間を形成する電極部となっている。
【０００６】
真空チャンバ本体部２には真空チャンバ内ガスを吸い出して適度な真空度を保つために内外貫通した吸引口２ａが加工形成され、この吸引口２ａに対し順に可変バルブ４、ターボポンプ等の真空ポンプ５が連結されている。この可変バルブ４は、バルブ開度を可変駆動するモータ等が付設されていてこれを電気信号で制御することで遠隔制御可能な通過流体の可変絞りとして機能する。そして、真空チャンバに付設された真空圧計４ｂによって真空チャンバ内の真空圧が検出され、この検出値と所定の設定目標値との差に基づいてＰＩＤ制御回路４ｃによって制御信号が生成出力されると、この制御信号に従って可変バルブ４による絞り量が可変駆動される。このような真空圧計４ｂを圧力検出器としＰＩＤ制御回路４ｃを圧力制御回路とし可変バルブ４を圧力制御機構とする圧力制御手段によって、真空チャンバ内の真空圧が設定圧力になるように自動制御される。
【０００７】
また、その真空圧計４ｂは、真空チャンバ本体部２に内外貫通してほぼ水平に穿孔形成された導圧孔２ｂに対し外側から接続されていて、導圧孔２ｂを介して真空チャンバ内の圧力がそこまで導かれるとその圧力を検出するようになっており、そのために、導圧孔２ｂは真空チャンバの内壁面のうちプラズマ処理空間１３の横のところに開口させられている。これにより、この真空チャンバは、その内外に通ずる導圧路がチャンバ側壁を貫通した穿孔にて形成されたものとなっている。
【０００８】
【前提の技術】
これに対し、プラズマの圧力制御性が高められるばかりか、基板が大形化してもプラズマ処理の均一性が確保されるようなプラズマリアクタもある。これは、同一出願人による基本発明のプラズマリアクタであり（特願平９−５５４８９号または特願平１０−５６０６０号を参照）、真空チャンバ内に設けられた基板乗載可能な基板支持体と、前記基板支持体の基板乗載面との間にプラズマ処理空間を形成するプラズマ空間形成機構とを具えて、前記プラズマ処理空間にてプラズマ反応を行わせるプラズマリアクタにおいて、前記真空チャンバ内に設けられ前記基板支持体及び前記プラズマ空間形成機構を基準とした前記プラズマ処理空間の開口部分を囲う可動壁体と、前記可動壁体が前記開口部分を囲う位置と前記可動壁体が前記開口部分を解放する位置との両位置に亘って前記可動壁体を進退させる壁体駆動機構とを備えたものである。
【０００９】
ここで、上記の「基板支持体及びプラズマ空間形成機構を基準としたプラズマ処理空間の開口部分」とは、基板支持体及びプラズマ空間形成機構は通常一体物ではないが仮に両者を一体物と見たときに開口と把握される部分を意味する。より具体的には、基板支持体とプラズマ空間形成機構とによって挟まれて形成されるプラズマ空間がそうでないところと連通するところを指し、例えば基板支持体及びプラズマ空間形成機構が一対の平行平板からなる場合では、両者を両端面とする筒状空間の側面部分が該当する。また、「開口部分を囲う」とは、完全に密閉して囲うのではなく、少なくとも処理済みのプラズマやガス等を排気してプラズマを維持しうる程度の隙間は残すようにして囲うという意味である。
【００１０】
この場合、真空チャンバの内部空間において基板支持体の上面等の基板乗載面に基板が乗載させられその上方等にプラズマ処理空間が形成されそこでプラズマ反応が行われることでその基板に対してプラズマ処理が施されるが、プラズマ処理空間の開口部分が可動壁体によって囲われることから、プラズマ処理空間は真空チャンバ内で基板支持体とプラズマ空間形成機構と可動壁体とによって概ね覆われることとなる。そこで、真空チャンバ内空間の一部がプラズマ処理空間に分割され、両者の圧力状態もほぼ分離されることとなる。その分離の程度は、可動壁体による囲いから残された隙間の大きさに依存する。
【００１１】
そして、可動壁体を壁体駆動機構によって進退させると、その隙間が広狭変化して、プラズマ処理空間内圧力は素早く真空チャンバ内の真空圧に近づいたりこれから離れて高くなったりするので、可動壁体の進退駆動に基づいてプラズマの圧力状態を制御することが可能となる。また、可動壁体の形状を基板支持体およびプラズマ処理空間形成機構に整合させてそれらとの間隙を出来るだけ一様に分散させることでプラズマ処理空間から流出する流れの形態における偏りも減ることとなる。
なお、基板を真空チャンバから出し入れする際には、プラズマ処理空間の開口部分が解放される位置まで可動壁体を壁体駆動機構によって進退移動させておけば、可動壁体を真空チャンバ内に設けたことの不都合は何も無い。
【００１２】
これにより、直接の圧力制御対象がチャンバ内圧力からその一部のプラズマ処理空間に分離されて応答性の劣る大容積の物から応答性の優れた小容積の物に絞り込まれる一方で、流れの形態が、真空チャンバ壁の吸引口による支配を外れて、中心を基準に対称にする等の一様分散化が比較的容易な可動壁体によってほとんど決せられるので、プラズマ処理空間内の圧力制御性を向上させると同時にプラズマ処理空間内における流れの状態を一様にさせることも容易となる。こうして、このプラズマリアクタでは、プラズマの均一性と圧力制御性とが共に良好となる。
【００１３】
図３に縦断面模式図を端面図的に示したものは、そのようなプラズマリアクタの具体例である。このプラズマリアクタが従来例における図４のものと相違するのは、従来の可変バルブ４を省いてその代わりに可動壁体４０及びこれを上下動させる壁体駆動機構４２〜４６が設けられた点である（特願平９−５５４８９号または特願平１０−５６０６０号を参照）。また、これに付随して、真空圧計の導圧路２ｂを真空チャンバ側壁面に配置するのが困難になったことから、新たなところに導圧孔４１が形成されている（特願平１０−２３８８７号を参照）。
以下、これらの相違点を中心に説明する。
【００１４】
可動壁体４０は、金属製の筒状体からなり、内径がカソード部１２の外径より僅かに大きくて内腔にカソード部１２が緩く上下動可能に嵌合されるようになっている。その上端はアノード部１１に接近したときに全周縁のところにほぼ同一の隙間Ｘができるようになっている。そして、そのときに、可動壁体４０は上部がプラズマ処理空間１３の側面周辺を塞ぐとともに下部がカソード部１２との嵌合が外れないところまで届くような長さに形成されている。これにより、可動壁体４０は、真空チャンバ２，３内に設けられ基板支持体１２及びプラズマ処理空間形成機構１１を基準としたプラズマ処理空間１３の開口部分を囲う形状のものとなっている。なお、この可動壁体４０は不所望にチャージアップしないように接地等されるようにもなっている。
【００１５】
壁体駆動機構は、可動壁体４０に駆動力を伝達すると共にそれを支持するプレート４６が、可動壁体４０の下端に連結され、気密性及び伸縮性を持ったベローズ４５が、吸引口２ａと重ならない位置で真空チャンバ本体部２の底面とプレート４６とを連結し、このベローズ４５内にサポート４４が縦に遊挿され、その上端がプレート４６に連結されていて、可動壁体４０を上下動可能に支持するものである。さらに、そのサポート４４は、ボールネジ４３に対して下端部が螺合され、ボールネジ４３は、真空チャンバ本体部２に対して固定されたモータ４２の回転軸に連結されている。そして、モータ４２が回転すると、これに応じてボールネジ４２が回転駆動され、それに伴って可動壁体４０が上下に進退駆動されて、上はアノード部１１にほぼ当接するまで下はカソード部１２の上面より低いところまで可動壁体４０が移動する。これにより、壁体駆動機構４２〜４６は、可動壁体４０がプラズマ処理空間１３の開口部分を覆う上方位置と、可動壁体４０がプラズマ処理空間１３の開口部分を解放する下方位置との両位置に亘って、可動壁体４０を上下に進退させるものとなっている。
【００１６】
また、導圧孔４１は、カソード部１２を貫通して形成されて、可動壁体４０があってもプラズマ処理空間１３の圧力を真空チャンバ外へ導出できるようになっており、真空圧計４ｂはその導圧孔４１のところに取着されている。そして、その検出信号を受けたＰＩＤ制御回路４ｃによってモータ４２の回転量や回転速度が制御される。これにより、このプラズマリアクタは、プラズマ処理空間１３の圧力に応じて壁体駆動機構４２〜４６による可動壁体４０の進退量を制御する圧力制御手段を備えたものとなっている。なお、真空チャンバ本体部２と真空ポンプ５との連結部など気密を要するところには適宜のシール６が介装される。
【００１７】
このような可動壁体４０を備えたプラズマリアクタは、可動壁体４０の上端とアノード部１１の下面との間に形成される隙間Ｘが通過流体の絞りとなり而も圧力制御対象の可変絞りとなることによってプラズマ処理空間１３内の圧力が適度に保たれる。しかも、その可変絞り部（隙間Ｘ）はプラズマ処理空間１３の上部周辺にほぼ一様に展開して形成され、プラズマ処理空間１３内圧力とその外側の真空チャンバ内圧力との差に応じて、隙間Ｘの何処でもガス等の通過流体の流れが概ね同様の状態となるので、プラズマの状態はほぼ対称形で均一性の高いものとなる。さらに、プラズマ処理空間１３の容量が基板１をプラズマに曝すのに必要な最小限のものになるので、圧力応答性も向上する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような基本発明のプラズマリアクタでは、可動壁体の構造が単純でその製造も一見容易に見えるのであるが、可動部材であることに加えて制御に要する組立精度や位置精度も考慮すると、必ずしも容易とは言えない。
具体的には、圧力絞りを担う部分が可動壁体の厚さに対応した数ｍｍ程度しかなくて、オリフィスに近い絞り構造となっているため、プラズマ処理に際して圧力を制御するのに充分なまでコンダクタンスを下げるには、可変絞り部の隙間を狭くする必要があり、そのような状態では、僅かな位置の変化や精度の狂いが大きな圧力変動を引き起こしてしまうからである。
【００１９】
例えば、基板の直径が３００ｍｍ以上に大形化しているのに対応して、可動壁体の直径が約３６０ｍｍとなっている場合に、流量１０００ｓｃｃｍ（＝１２．７Ｔｏｒｒ・Ｌ／ｓ、なお、１Ｔｏｒｒは約１３３Ｐａである）のアルゴン（Ａｒ）ガスを数百ｍＴｏｒｒに圧力制御するには、可変絞り部の隙間を１ｍｍ以下に保たなければならない。このため、可動壁体に傾きが少しでもあれば圧力の排気状態が不均一となる等のことから、組立精度や位置精度を確保するのに必要とされる設計や加工時の負担が過大となる。
【００２０】
そこで、可動壁体を有してプラズマの均一性と圧力制御性との要請を両立させた基本発明のプラズマリアクタについて、その製造や制御が容易となるよう更に改良を進めることが課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、プラズマリアクタの可動壁体等についての必要精度を緩和することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第７の解決手段について、その構成等を以下に説明する。
【００２２】
第１の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項１に記載の如く）、真空チャンバ内に設けられた基板乗載可能な基板支持体と、前記基板支持体の基板乗載面との間にプラズマ処理空間を形成するプラズマ空間形成機構と、前記プラズマ処理空間の開口部分を囲う可動壁体と、前記可動壁体が前記開口部分を囲う位置と前記可動壁体が前記開口部分を解放する位置との両位置に亘って前記可動壁体を進退させる壁体駆動機構とを備えたプラズマリアクタであって、前記可動壁体には（、前記開口部分を囲う位置に移動したとき通過流体の絞りを担う形状に形成された）鍔部が設けられている。
【００２３】
この場合、プラズマ処理空間からの流体は、可動壁体の鍔部のところで絞られてから、排出される。このように鍔部のところで通過流体が絞られることから、流れに沿って測った絞りの実効長が延長されるので、絞りの能力が強化される。そして、隙間が従前と同じであれば従前より強く絞られ、従前と同じ絞り効果を発揮させるのであれば隙間を従前より拡げることができる。
【００２４】
第２の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上記の第１の解決手段のプラズマリアクタであって、前記鍔部が前記可動壁体の外側面中間部から張り出して形成されるとともに、これと（前記進退方向を基準として）対向する対向部が前記真空チャンバ内側面から内向きに突きだして設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この場合、プラズマ処理空間からの流体は、可動壁体の外へ流出してプラズマから通常のガスになり、その後、鍔部のところで絞られてから、排出される。このように鍔部で仕切られた可動壁体の外のところが、状態変化の激しいプラズマを状態の安定している通常のガスに戻すための中継室としての役目を果たし、その後に通過流体の絞りが行われることから、圧力制御が安定して行われるとともに、その中継室が圧力状態を等しくするための圧力バッファ空間としての機能も発揮するので、プラズマ処理空間から直に見た排気環境ひいてはプラズマ処理空間内のプラズマ分布の均一性が向上することとなる。
【００２６】
第３の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の第１，第２の解決手段のプラズマリアクタであって、前記可動壁体は、前記プラズマ処理空間の前記開口部分に対応した包囲部材と、これを支持するとともに前記基板支持体との嵌合部分に対応した嵌合部材とが分離可能に組み上げられたものである。
【００２７】
第４の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上記の第１〜第３の解決手段のプラズマリアクタであって、前記可動壁体は、前記基板支持体との遊嵌面に溝が形成されたものである。
【００２８】
第５の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項５に記載の如く）、上記の第１〜第４の解決手段のプラズマリアクタであって、前記可動壁体が前記壁体駆動機構に対し棒状部材を介して連結されている。
【００２９】
第６の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項６に記載の如く）、上記の第２の解決手段のプラズマリアクタであって、前記対向部が前記真空チャンバにて支承されていることを特徴とする。
【００３０】
第７の解決手段のプラズマリアクタは（、出願当初の請求項７に記載の如く）、上記の第１〜第６の解決手段のプラズマリアクタであって、前記可動壁体が薄く形成されていることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のプラズマ処理装置についての実施形態を第１，第２実施例により具体的に説明するが、第１実施例は、上述した第１〜第７解決手段を具現化したものであり、第２実施例は、上述の第１，第３、第４，第５，第７解決手段を具現化したものである。なお、図１，図２は、既述の図３に対応しており、その図示に際して同一の構成要素には同一の符号を付して示した。また、前提の技術の欄にて述べた基本発明は各実施例についても前提となるものであり、改良点以外はそのまま適合するので、その重複する説明は割愛し、以下、図３の基本発明との相違点を中心に説明する。
【００３２】
【第１実施例】
本発明のプラズマリアクタの第１実施例について、その具体的な構成を、図１を引用して説明する。
このプラズマリアクタが図３のものと相違するのは、単純な円筒形状をしていた可動壁体４０がそれより複雑な形状の可動壁体５０によって置換されている点である。
【００３３】
可動壁体５０は、プレート４６に植設された数本のロッド５１（棒状部材）と、ロッド５１によってその上方に支持された略円筒状のスリーブ５２（嵌合部材）と、スリーブ５２の上に装着され円筒部を上方に延長する側壁部５６（包囲部材）と、側壁部５６の下端から張り出して形成された鍔部５４と、鍔部５４の上方における対向位置に設けられた対向部５５（対向部材）とを具えている。
【００３４】
ロッド５１は、スリーブ５２とプレート４６とを連結して壁体駆動機構４２〜４６による上下方向における進退駆動力を可動壁体５０に伝達するとともに、それらの間を流体が抵抗無く通過するように、充分な間隔を開けて設けられる。なお、同様の観点から、プレート４６も、幾つかの窓部４６ａが打ち抜き形成されたものとなっている。なお、プレート４６は、環状でなくても良く、流体の抵抗が発生し難い構造の物であれば、例えば平面図で見た形状が長方形状や“コ”の字状などの細いプレートでも良い。
【００３５】
スリーブ５２は、少し厚めの円筒部材を加工して作られるが、高さがほぼカソード部１２の高さと同じにされるとともに、内側壁面に一周する溝５３が彫り込み形成される。また、スリーブ５２は、カソード部１２を遊嵌させることが可能なように、内径がカソード部１２の外径より僅かに大きく形成されている。これにより、このスリーブ５２は、基板支持体１２との嵌合部分に対応した嵌合部材となり、スリーブ５２を含んだ可動壁体５０は、基板支持体１２との遊嵌面に溝５３が形成されたものとなっている。
【００３６】
側壁部５６は、２ｍｍ程度の薄い円筒部材を加工して作られるが、高さがアノード部１１とカソード部１２との距離すなわちプラズマ処理空間１３の高さとほぼ同じにされるとともに、その下端がスリーブ５２の上端にぴったり嵌め合わせられるように形成されている。これにより、この側壁部５６は、プラズマ処理空間１３の開口部分に対応した包囲部材であって、嵌合部材５２に装着されて支持されるものとなっている。また、側壁部５６は引っ張り上げれば簡単にスリーブ５２から外れるので、可動壁体５０は、包囲部材５６と嵌合部材５２とが分離可能に組み上げられたものとなっている。
【００３７】
鍔部５４は、ドーナッツ状や環状の薄い平板からなり、内周縁の部分が側壁部５６の下端部分に接合されている。真空チャンバ本体部２の内径が約４８０ｍｍであるのに対応して、鍔部５４の外径は約４６０ｍｍにされ、鍔部５４の内径は側壁部５６と同様の約４２０ｍｍにされる。これにより、鍔部５４は、包囲部材５６と嵌合部材５２とを連ねた可動壁体５０を基準にしてみると、その外側面中間部から張り出して形成されたものとなっている。
【００３８】
対向部５５は、ドーナッツ状や環状の薄い平板からなり、可動壁体５０がプラズマ処理空間１３の開口部分を囲う位置へ移動した際に鍔部５４の直上で鍔部５４と対向する位置に設けられる。そのために、真空チャンバ本体部２の内壁であってその位置に対応した高さのところに段差が形成され、そこに対向部５５の外縁部分が乗せられるよう対向部５５の外径は真空チャンバ本体部２の内径より僅かに小さめにされる一方、対向部５５の内径は、側壁部５６の径より充分大きな約４４０ｍｍにされる。これにより、鍔部５４と対向する対向部５５は、真空チャンバ２にて支承されて、その真空チャンバ内側面から内向きに突きだして設けられたものとなっている。また、鍔部５４と対向部５５とが隙間Ｘで対向するところの重なりしろが約２０ｍｍになるとともに、これらと側壁部５６の外周面と真空チャンバ本体部２の内壁などで囲まれた中継室５７も確保されることとなる。
【００３９】
この実施例のプラズマリアクタについての使用態様及び動作を説明する。
【００４０】
先ず可動壁体５０がカソード部１２よりも下方へ下げられ、その状態で真空チャンバ２，３内へ横から水平状態の基板１が搬入され、この基板１がカソード部１２の上面に載置される。そして、図示しない基板搬入口等が閉められると同時に真空ポンプ５による真空引きが行われる。このとき、可変バルブ４が存在しないので、真空チャンバ２内は速やかに真空状態となる。その際、カソード部１２の下面と可動壁体５０の内周面とで囲まれたところに在った気体も、ロッド５１の間を通過して、速やかに排気される。
【００４１】
次に、モータ４２を回転させて可動壁体５０の鍔部５４が対向部５５の直ぐ下に来るところまで可動壁体５０が上昇させられ、さらに所定のガスＡがアノード部１１側から供給されると、鍔部５４と対向部５５とが隙間Ｘで対向することで発揮される絞り機能によってプラズマ処理空間１３内の圧力が適度に保たれる。その状態で、アノード部１１及びカソード部１２間にＲＦ電源３１から所定の高周波が印加されると、プラズマ処理空間１３内にプラズマが発生する。
【００４２】
このプラズマは、可動壁体５０の側壁部５６の上端とアノード部１１の下面との間に形成されるオリフィス様の隘路によってプラズマ処理空間１３内に閉じこめられる一方、プラズマを閉じこめる側の可動壁体５０特に側壁部５６は、プラズマから熱を貰って暖められるが、薄いので、断熱状態に近い真空雰囲気中であっても速やかに昇温する。こうしてプラズマ処理空間１３に形成されたプラズマによって、カソード部１２上面に載置された基板１に対してガス状態等に応じたプラズマ処理がなされる。
【００４３】
そして、プラズマ処理空間１３から流れ出たプラズマは、側壁部５６とアノード部１１との隙間を通るときに通常のガス状態に戻り、環状の中継室５７内でほぼ同じ圧力に均される。それから、鍔部５４と対向部５５との隙間Ｘを絞られながら通過し、さらに真空チャンバ本体部２を経由して、吸引口２ａから真空ポンプ５によって排気される。
また、少量ではあるが、カソード部１２とスリーブ５２との環状隙間からリークしたプラズマは、その隙間を通るときにやはり通常のガス状態に戻り、環状の溝５３内でほぼ同じ圧力に均される。それから、ロッド５１の間やプレート４６の窓部４６ａのところを通過して、真空チャンバ本体部２内で排気の流れに加わる。
【００４４】
さらに、そのようなプラズマの排気に際して、導圧孔４１を介して真空圧計４ｂによってプラズマ処理空間１３内の真空圧が検出され、この検出値と所定の設定目標値との差に基づいてＰＩＤ制御回路４ｃによって制御信号が生成出力され、この制御信号に従ってモータ４２が回転してボールネジ４３及びサポート４４を進退させることで可動壁体５０が上下動する。具体的には、プラズマ処理空間１３の真空度が低下して絶対圧力が上がり過ぎると、可動壁体５０が下降するように駆動されて、鍔部５４と対向部５５との隙間Ｘが開き気味になってプラズマ処理空間１３の圧力が速やかに下がって所定圧になる。逆に、プラズマ処理空間１３の真空度が高くなって絶対圧力が下がり過ぎると、可動壁体５０が上昇するように駆動されて、鍔部５４と対向部５５との隙間Ｘが閉まり気味になってプラズマ処理空間１３の圧力が速やかに上がって所定圧になる。あるいは、そのような検出圧力のフィードバックでの圧力制御で所定圧力を確保する制御方法に代えて、位置制御にて所定圧力とする方法も行われる。すなわち、隙間Ｘとガス流量とを種々変えて行った圧力測定等にて既知となっているそれら物理量の関係に基づき、目標の圧力とガス流量とから可動壁体５０の在るべき位置を算出等で求め、その位置へ可動壁体５０を移動させておく。それから、所定の整定時間が経過するのを待つ。それで、プラズマ処理空間１３の圧力は所定圧に落ち着く。
【００４５】
こうして、可動壁体５０及び壁体駆動機構４２〜４６を圧力制御機構とする圧力制御手段によって、真空チャンバ内の真空圧が速やかに設定圧力になるよう自動制御される。
しかも、その圧力制御に際して通過流体を絞る鍔部５４と対向部５５との隙間Ｘは、例えば流量１０００ｓｃｃｍのアルゴンガスを数百ｍＴｏｒｒに圧力制御するのには約４ｍｍ程度かそれ以下に維持されれば良い。これにより、可動壁体に多少の傾きがあっても、プラズマ処理空間１３からの排気状態、そしてプラズマ処理空間内の圧力分布状態は、概ね均一に保たれる。
【００４６】
なお、保守作業等のために側壁部５６をスリーブ５２から外すようなときには、先にアノード部１１を開けて対向部５５を外しておくことで、簡単に側壁部５６が持ち上げられる状態となる。また、隙間Ｘの可変範囲を設定する等のために壁体駆動機構４２〜４６等の調整作業を行う際に、誤って鍔部５４が対向部５５に衝突したとしても対向部５５は一時的に持ち上げられるだけで双方とも傷つくことがないので、気楽に組立や調整を行うことができる。
【００４７】
【第２実施例】
本発明のプラズマリアクタの第２実施例について、その具体的な構成を、図２を引用して説明する。
このプラズマリアクタが上述した第１実施例と相違するのは、鍔部５４が側壁部５６の下端でなく上端に接合されている点である。
また、これに伴って、対向部５５や中継室５７は、省かれている。
【００４８】
この場合、プラズマ処理空間１３からの通過流体を絞る役目は、鍔部５４の上面とアノード部１１の下面とにおける隙間Ｘによって果たされる。
そして、中継室５７による圧力緩衝機能等を除いて上述の第１実施例のものとほぼ同様に動作するが、対向部５５が不要な分だけ構造が簡素化されて製造も容易になっている。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のプラズマリアクタにあっては、可動壁体に鍔部を設けたことにより、可動壁体の全体を厚くしなくても鍔部を利用して通過流体を絞る能力を強化できることから、可変絞り部の隙間が従前ほど狭くなくても充分に通過流体が絞られるので、可動壁体等についての必要精度を緩和することができたという有利な効果が有る。
【００５０】
また、本発明の第２の解決手段のプラズマリアクタにあっては、鍔部を可動壁体の外側面中間部に設けたことにより、流体の通過途中に中継室や圧力バッファ空間を付加したのと同様の効果が得られて、可動壁体等についての必要精度を緩和しても、容易に、圧力制御性および均一性の両要請に応えることができるという有利な効果を奏する。
【００５１】
さらに、本発明の第３の解決手段のプラズマリアクタにあっては、必要精度の緩和に基づいて、可動壁体を一体物でなく分離可能な包囲部材と嵌合部材などを組み上げて作るようにしたことにより、鍔部等の付加された複雑な形状の可動壁体でも、容易に製造することができるようになったという有利な効果が有る。
【００５２】
また、本発明の第４の解決手段のプラズマリアクタにあっては、可動壁体における基板支持体との遊嵌面に溝を形成したことにより、可動壁体と基板支持体との嵌合隙間を介してプラズマ処理空間から漏れ出る流体についても、圧力分布の傾斜を無くす圧力バッファ空間を付加したのと同様の効果が得られて、プラズマ処理空間におけるプラズマの均一性を向上させることができたという有利な効果を奏する。
【００５３】
また、本発明の第５の解決手段のプラズマリアクタにあっては、可動壁体と壁体駆動機構との連結部に棒状部材を配したことにより、可動壁体を開口部分の解放位置に移動させたときでも、真空チャンバからの排気が棒状部材の充分な合間を通して円滑に行われるという有利な効果が有る。
【００５４】
また、本発明の第６の解決手段のプラズマリアクタにあっては、対向部を真空チャンバにて支承するようにしたことにより、調整作業に際して可動壁体の鍔部が対向部に衝突する等の不所望な機械干渉が万一起きてしまったとしても、強い固定を伴わない対向部は持ち上げられて干渉状態解除後速やかに原状復帰するので、鍔部の付加された複雑な形状の可動壁体であっても破損し難くくすることができたという有利な効果を奏する。
【００５５】
また、本発明の第７の解決手段のプラズマリアクタにあっては、可動壁体を薄くしたことにより、可動壁体の熱容量が小さくなって、プラズマを用いた予備加熱に要する時間が短縮され、プラズマ処理に先立つ段取りの時間を短時間で済ませることができるようになったという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のプラズマリアクタの第１実施例について、縦断面模式図である。
【図２】  本発明のプラズマリアクタの第２実施例について、縦断面模式図である。
【図３】  本発明の前提となっている基本発明のプラズマリアクタについて、縦断面模式図である。
【図４】  従来のプラズマリアクタの縦断面模式図である。
【符号の説明】
１      基板（被処理物、ウエハ）
２      真空チャンバ本体部（真空チャンバ）
２ａ        吸引口（排気路）
２ｂ        導圧孔（導圧路）
３      真空チャンバ蓋部（真空チャンバ）
４      可変バルブ（流量制御、可変絞り、圧力制御機構、圧力制御手段）
４ｂ        真空圧計（圧力検出器、圧力制御手段）
４ｃ        ＰＩＤ制御回路（圧力制御回路、圧力制御手段）
５      真空ポンプ（排気ポンプ）
６      シール
１１    アノード部（プラズマ空間形成機構、上部電極部）
１１ａ      アッパーサポート
１２    カソード部（プラズマ空間形成機構、下部電極部、基板支持体）
１２ａ      ローアーサポート（支持脚、下部電極支持部）
１３    プラズマ処理空間（プラズマ空間）
３１    ＲＦ電源（高周波印加回路）
４０    可動壁体（流量制御、可変絞り）
４１        導圧孔（導圧路）
４２        モータ（電動機、壁体駆動機構）
４３        ボールネジ（進退駆動軸、壁体駆動機構）
４４        サポート（支柱、壁体駆動機構）
４５        ベローズ（蛇腹、壁体駆動機構）
４６        プレート（連結板、壁体支持部、壁体駆動機構）
４６ａ          窓部（打ち抜き部）
５０    可動壁体（流量制御、可変絞り）
５１        ロッド（連結棒、壁体脚部、棒状部材）
５２        スリーブ（鞘部、側壁部搭載部材、基板支持体嵌合部材）
５３        溝（圧力バッファ空間、リーク圧力緩衝手段、等圧空間）
５４        鍔部（薄肉リング、張出部、絞り部、鍔状部材）
５５        対向部（薄肉リング、突出部、絞り部、対向部材）
５６        側壁部（円筒部材、角筒部材、プラズマ空間包囲部材）
５７        中継室（圧力バッファ空間、排気圧力緩衝手段、等圧空間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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