JP2009278062A - 真空容器およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空容器として十分な機械的強度を維持しつつ、軽量化を図ると共に、その材料費および加工費を極力軽減できる真空容器を提供する。
【解決手段】 プラズマ処理容器１００ａは、角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に組み合わされる上部容器１０とを有している。上部容器１０は、枠体２１と、この枠体２１に絶縁部材２３を介して連結されたシャワーヘッド２５と、これら枠体２１およびシャワーヘッド２５の上方に配設された梁構造体２７とを備え、シャワーヘッド２５を構成するベース板３１は大気圧の外部空間に露出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板などの被処理体に対して真空状態でプラズマ処理などを行う際に、被処理体を収容する真空容器および該真空容器を備えたプラズマ処理装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表されるＦＰＤの製造過程においては、真空下でガラス基板等の被処理体に、エッチング、成膜等の各種処理が施される。プラズマを利用して前記処理を行うために、真空引き可能なプラズマ処理容器を備えたプラズマ処理装置が使用される。プラズマ処理容器は、真空状態でプラズマ処理を行うため、容器内外の圧力差に耐え得るだけの強度が必要である。そのため、従来のプラズマ処理容器では、内部に被処理体を収容する容器本体と、この容器本体に対して開閉可能に構成された蓋体を、共にアルミニウム等の材質の肉厚な部材で形成することにより、真空装置としての機械的強度を持たせていた（例えば、特許文献１）。

しかし、近年、ＦＰＤ用の基板に対する大型化の要求が強まっており、それに対応してプラズマ処理容器も大型化する傾向にある。現在では一辺が２ｍを超える巨大な基板を処理対象とするプラズマ処理容器も製造されており、今後、さらに大型化することが必至である。このようにプラズマ処理容器が大型化した結果、大気圧に耐えうる強度を維持するためには、容器を構成する部材の厚みを増加させる必要がある。例えば、現在の第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）の液晶ディスプレイ用基板を処理するプラズマ処理容器でさえも、蓋体に加わる大気圧は６０ｔを超える。このため、蓋体のたわみを防止するには、蓋体の肉厚を２００ｍｍ程度まで厚くする必要がある。その結果、蓋体についての材料費や加工費だけでも膨大になり、その削減が求められていた。

特開２００６−２８３０９６号

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、真空容器として十分な機械的強度を維持しつつ、軽量化を図ると共に、その材料費および加工費を極力軽減できる真空容器を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る真空容器は、被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、上部が開口した箱型をなし、内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、を備え、
前記上部容器は、前記下部容器の開口端に当接させられる第１の枠体と、該第１の枠体に固定された梁構造体と、前記梁構造体に外側から連結されて支持された状態で前記処理空間に処理ガスを導入するシャワーヘッドと、を有し、
前記シャワーヘッドの上部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせている。

本発明の第１の観点に係る真空容器において、前記シャワーヘッドは、多数のガス吐出孔を有して前記載置台に対向配備されたガス噴射板と、該ガス噴射板を支持するベース板と、前記ガス噴射板と前記ベース板とによって区画される内部のガス拡散空間と、を有しており、大気圧の外部空間に露出した前記ベース板を前記梁構造体によって支持するように構成することが好ましい。この場合、前記ベース板は、前記処理空間を真空にした状態で単体では大気圧に対する必要な耐圧強度を有さない厚みで形成されていることが好ましい。

本発明の第１の観点に係る真空容器において、前記シャワーヘッドを上部電極とし、前記載置台を下部電極として、前記処理空間内にプラズマを発生させるための一対の対向電極を形成していることが好ましい。

本発明の第１の観点に係る真空容器において、前記ベース板と前記第１の枠体との間に、絶縁性材料からなるスペーサー部材を配備することが好ましい。

また、本発明の第１の観点に係る真空容器は、前記ベース板と前記梁構造体との間に、導電性プレート部材を備えており、前記ベース板から前記導電性プレート部材を介して前記第１の枠体へ向けて電流の経路が形成されるように構成されていることが好ましい。この場合、前記ベース板と前記導電性プレート部材が、前記ベース板の中央部において電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の第１の観点に係る真空容器において、前記梁構造体と前記シャワーヘッドを、前記シャワーヘッドの高さ位置を可変に調整可能な複数の連結手段によって連結することが好ましい。

本発明の第１の観点に係る真空容器において、前記梁構造体がアーチ形状の梁部材を有していることが好ましい。

本発明の第２の観点に係る真空容器は、被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、
上部が開口した箱型をなし、内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、
前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、
を備え、
前記上部容器は、前記下部容器の開口端に当接させられる第１の枠体と、該第１の枠体に固定された梁構造体と、下部電極としての前記載置台に対向して配置されると共に、前記梁構造体に外側から連結されて支持された上部電極と、を有し、
前記上部電極の上部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせている。

本発明の第２の観点に係る真空容器は、前記上部電極と前記梁構造体との間に導電性プレート部材を備えており、前記上部電極から前記導電性プレート部材を介して前記第１の枠体へ向けて電流の経路が形成されるように構成されていることが好ましい。この場合、前記上部電極と前記導電性プレート部材が、前記上部電極の中央部において電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の第３の観点に係る真空容器は、被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、
内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、
前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、
を備え、
前記下部容器は、前記上部容器に当接させられるとともに前記載置台を支持する支持部を有する第２の枠体と、該第２の枠体に固定された梁構造体と、を有しており、
前記第２の枠体の前記支持部で前記載置台を支持しつつ、前記載置台の底部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせている。

本発明の第４の観点に係るプラズマ処理装置は、上記いずれかに記載の真空容器を備えている。

本発明の真空容器によれば、第１の枠体と梁構造体とシャワーヘッドにより上部容器を構成し、シャワーヘッドの上部を大気圧の外部空間に露出させた状態で、梁構造体によって真空容器として必要な耐圧強度を持たせる構成とした。このため、従来の真空容器に必要であった、耐圧強度を有する肉厚で重い蓋体を設けてシャワーヘッドを保護する必要がなくなり、従来の真空容器に比べて、容器の上部を大幅に軽量化できるとともに、材料費・加工費などを大幅に節減することができる。

また、本発明の真空容器によれば、蓋体を設けず、シャワーヘッドの上部が大気圧の外部空間に露出した状態になっていることから、シャワーヘッドに対するメンテナンスなどを容易に行うことができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１〜図５を参照しながら、本実施の形態に係る真空容器を備えたプラズマエッチング装置１００について説明を行う。図１は、プラズマエッチング装置１００の外観を示す斜視図であり、図２は、プラズマエッチング装置１００の概略構成を示す断面図である。また、図３および図４は図２の要部を拡大した断面図である。プラズマエッチング装置１００は、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｓに対してプラズマエッチング処理を行なうための装置として構成されている。なお、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。

図１および図２に示したように、プラズマエッチング装置１００は、矩形をした基板Ｓに対してエッチングを行なう容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。このプラズマエッチング装置１００は、例えば内面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に組み合わされる上部容器１０とを有している。下部容器１と上部容器１０とによって、真空容器であるプラズマ処理容器１００ａが構成されている。

図２に示したように、下部容器１は、底壁１ａおよび４方の側壁１ｂにより構成されて上部が開口した筐体である。底壁１ａと側壁１ｂとは、例えば切削加工などによって箱型に一体成型され、表面にアルマイト処理（陽極酸化処理）が施されている。なお、下部容器１は接地電位となっている。

下部容器１内の底部には、枠形状の絶縁部材３が配置されている。絶縁部材３の上には、基板Ｓを載置可能な載置台であるサセプタ５が設けられている。

下部電極でもあるサセプタ５は、基材７を備えている。基材７は、例えばアルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性材料で形成されている。基材７は、絶縁部材３の上に配置され、両部材の接合部分にはＯリングなどのシール部材１３が配備されて気密性が維持されている。絶縁部材３と下部容器１の底壁１ａとの間も、シール部材１４により気密性が維持されている。基材７の側部外周は、絶縁部材１７により囲まれている。これによって、サセプタ５の側面の絶縁性が確保され、プラズマ処理の際の異常放電が防止されている。

上部容器１０は、図示しない開閉機構により、下部容器１に対して開閉可能に構成されている。上部容器１０を閉じた状態で上部容器１０と側壁１ｂとの接合部分には、シール部材としてのＯリング１９が配備され、上部容器１０と側壁１ｂとの接合部分の気密性が確保されている。

上部容器１０は、主要な構成として、第１の枠体としての枠体２１と、この枠体２１に絶縁部材２３を介して連結されたシャワーヘッド２５と、これら枠体２１およびシャワーヘッド２５の上方に配設された梁構造体２７とを備えている。なお、シャワーヘッド２５を枠体２１に直接連結する場合は、絶縁部材２３は不要である。

枠体２１は、下部容器１と同様の材質、例えば内面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムなどにより形成され、全体として略四角形の枠状をしている。枠体２１は、下部容器１の側壁１ｂの上端（下部容器１の開口端）に当接されている。枠体２１と側壁１ｂとの当接部位には、前記Ｏリング１９が配備されて真空容器としての気密性が保たれている。

梁構造体２７は、枠体２１の上に、枠体２１と略同様の大きさで載置された枠形状の外梁２７ａと、この外梁２７ａの内側に格子状に配設された内梁２７ｂと、を有している。梁構造体２７としては、十分な剛性を持つ材質例えば鉄、ステンレスなどを用いることができる。梁構造体２７を構成する部材としては、例えばＨ形鋼などを好ましく用いることができる。外梁２７ａと内梁２７ｂ、および内梁２７ｂどうしの交差部位は、例えば溶接等の方法で接合されている。外梁２７ａは、枠体２１に、例えばボルト等の連結手段（図示省略）で固定されている。

シャワーヘッド２５は、サセプタ５の上方においてサセプタ５と平行に、かつサセプタ５に対向して配備されている。シャワーヘッド２５は、プラズマ処理容器１００ａ内で処理ガスのプラズマを生成させるための上部電極としても機能する。シャワーヘッド２５は、例えば陽極酸化処理したアルミニウムなどからなるベース板３１と、サセプタ５との対向面に多数のガス吐出孔３３を備えたガス噴射板３５とを有している。ベース板３１は、例えば６５ｍｍから７５ｍｍの範囲内の肉厚で形成されている。従って、ベース板３１は、プラズマ処理容器１００ａ内を真空状態（例えば１×１０^−３Ｐａ以下の真空状態）とした場合に、それ自体（単体）では、大気圧に抗する耐圧強度は有していない。ベース板３１とガス噴射板３５との間には、ガス拡散空間３６が形成されている。ベース板３１とガス噴射板３５は、両部材の周辺部およびガス拡散空間３６に架渡された複数の吊部材３８により固定されている。上部電極としてのシャワーヘッド２５は、下部電極としてのサセプタ５とともに一対の平行平板電極を構成している。

図３は、連結手段２９によるベース板３１と梁構造体２７の取付け構造を示す拡大断面図である。シャワーヘッド２５のベース板３１は、梁構造体２７の外梁２７ａおよび内梁２７ｂに、ベース板３１の高さ方向の位置を調整可能な連結手段２９により機械的に固定され、複数の接続部材１１５により電気的に接続されている。この連結手段２９は、絶縁スペーサー１０１、スクリューアジャスタ１０２、ボルト１０３、ナット１０４および絶縁部材１０５を有している。梁構造体２７は、ベース板３１に絶縁スペーサー１０１およびスクリューアジャスタ１０２を介してボルト１０３により取付けられている。スクリューアジャスタ１０２は、梁構造体２７の取付孔１０６に挿入され、ナット１０４によって締結されている。ボルト１０３は、絶縁部材１０５の上からスクリューアジャスタ１０２内に挿入され、ベース板３１を梁構造体２７の方へ引き付けるように固定されている。ボルト１０３とスクリューアジャスタ１０２との間には絶縁のための隙間が形成されている。このようにスクリューアジャスタ１０２とナット１０４を用いた取付け構造としたことにより、スクリューアジャスタ１０２の固定位置（ナット１０４による締結位置）を上下に微調整することができるため、梁構造体２７にベース板３１を確実に固定できる。なお、絶縁スペーサー１０１および絶縁部材１０５を装着せず、連結手段２９によってベース板３１と梁構造体２７との間の電気的接続を図ることも可能であり、その場合は、接続部材１１５を省略することができる。また、例えば治具などを用いて高さ調整を行うことにより、絶縁スペーサー１０１を省略してもよい。さらに、スクリューアジャスタ１０２とボルト１０３との間を大気（隙間）で絶縁する代わりに、絶縁部材を介在させて絶縁してもよい。

シャワーヘッド２５の上部中央付近には、ガス導入口３７が設けられている。このガス導入口３７には、処理ガス供給管３９が接続されている。この処理ガス供給管３９には、２つのバルブ４１，４１およびマスフローコントローラ４３を介して、エッチングのための処理ガスを供給するガス供給源４５が接続されている。処理ガスとしては、例えばハロゲン系ガスやＯ_２ガスのほか、Ａｒガス等の希ガスなどを用いることができる。

前記下部容器１の底部の４隅には、排気口５１が４箇所に形成されている。排気口５１には排気管５３が接続されており、この排気管５３は排気装置５５に接続されている。排気装置５５は、例えばターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりプラズマ処理容器１００ａ内を所定の減圧雰囲気まで真空引きすることが可能に構成されている。

また、下部容器１の一方の側壁１ｂには、該側壁１ｂに貫通形成された開口部としての基板搬送用開口６１が設けられている。この基板搬送用開口６１は、ゲートバルブ（図示省略）によって開閉される。そして、このゲートバルブを開にした状態で基板搬送用開口６１を介して基板Ｓが搬入出されるようになっている。

サセプタ５の基材７には、給電線７１が接続されている。この給電線７１にはマッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）７３を介して高周波電源７５が接続されている。これにより、高周波電源７５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、下部電極としてのサセプタ５に供給される。なお、給電線７１は、底壁１ａに形成された開口７７を介して処理容器内に導入されている。

また、上部容器１０の下面には、枠体２１、絶縁部材２３およびシャワーヘッド２５（ガス噴射板３５）の連結部分を覆うように、例えばセラミックスなどの絶縁材料により枠状に形成されてなるシールドプレート８１が配備されている。このシールドプレート８１は、プラズマ処理容器１００ａ内で生成されたプラズマを、サセプタ５の上方空間（つまり、基板Ｓの上方）にフォーカスさせるとともに、枠体２１、絶縁部材２３およびガス噴射板３５の接合境界部分をプラズマによる曝露からシールドする機能を有している。

図４に拡大して示したように、シールドプレート８１は、螺子９１等の固定手段で絶縁部材２３に装着されている。螺子９１は、プラズマ処理容器１００ａ内（プラズマ生成空間）に金属材料が露出することを避ける目的で、図示のように、螺子頭９１ａが通常の螺子に比べて低く形成されており、かつ、例えばセラミックス（アルミナ）や石英などの絶縁材料からなるカバー９３によって、螺子頭９１ａが絶縁被覆されている。また、螺子頭９１ａ及びカバー９３を、シールドプレート８１に埋め込んだ構成にしても良い。

シールドプレート８１は、枠状をなしており、その内周側が外周側に比べて傾斜的に肉薄に形成されたテーパー部８１ａを有している。プラズマ処理容器１００ａでプラズマエッチング処理を繰り返し行うと、容器内部に反応生成物などによる堆積物が形成されていく。特に部材と部材の接合部分の段差が形成されている場合、段差部分はプラズマに直接曝され難くなるため、堆積物が蓄積されやすく、パーティクル発生の原因となりやすい。テーパー部８１ａは、シールドプレート８１とガス噴射板３５との間に形成される段差を極力小さくし、段差部分における堆積物の蓄積を防止する機能を有している。

また、図５（ａ）に、シールドプレート８１が装着された上部容器１０を下方から観た状態（つまり、上部容器１０の下面）を示すとともに、同図（ｂ）に、シールドプレート８１のコーナー部８１ｂの拡大図を示した。上記と同様に、堆積物の蓄積を抑えてパーティクルの発生を防止する観点から、矩形の枠状をなすシールドプレート８１の内周の４隅のコーナー部８１ｂは、丸みを持った形状に加工されている。このように、テーパー部８１ａを設け、さらに角を丸め加工することで、堆積物の蓄積を極力抑え、パーティクルの発生を防止している。なお、シールドプレート８１は、図５（ｃ）に示したように断面形状が半球状あるいは半楕円形状となるように形成してもよい。

次に、以上のように構成されるプラズマエッチング装置１００における処理動作について説明する。まず、図示しないゲートバルブが開放された状態で、被処理体である基板Ｓが、図示しない搬送装置によって基板搬送用開口６１を介して下部容器１内へと搬入され、サセプタ５へ基板Ｓの受渡しが行われる。その後、ゲートバルブが閉じられ、排気装置５５によって、下部容器１内が所定の真空度まで真空引きされる。

次に、バルブ４１を開放して、処理ガスをガス供給源４５から処理ガス供給管３９、ガス導入口３７を介してシャワーヘッド２５のガス拡散空間３６へ導入する。この際、マスフローコントローラ４３によって処理ガスの流量制御が行われる。ガス拡散空間３６に導入された処理ガスは、さらに複数のガス吐出孔３３を介してサセプタ５上に載置された基板Ｓに対して均一に吐出され、下部容器１内の圧力が所定の値に維持される。

この状態で高周波電源７５から高周波電力がマッチングボックス７３を介してサセプタ５に印加される。これにより、下部電極としてのサセプタ５と上部電極としてのシャワーヘッド２５との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化する。このプラズマにより、基板Ｓにエッチング処理が施される。

エッチング処理を施した後、高周波電源７５からの高周波電力の印加を停止し、ガス導入を停止した後、下部容器１内を所定の圧力まで減圧する。次に、ゲートバルブを開放し、サセプタ５から搬送装置に基板Ｓが受け渡され、下部容器１の基板搬送用開口６１から搬出される。以上の操作により、基板Ｓに対するエッチング処理が終了する。

本実施の形態に係るプラズマ処理容器１００ａでは、従来のＦＰＤ用プラズマ処理容器に必要であった肉厚で重い蓋体を使用せず、枠体２１とシャワーヘッド２５と梁構造体２７とを有する上部容器１０に置き換える構成とした。真空状態では、上部容器１０の梁構造体２７によって、ベース板３１が大気圧に抗して吊り上げられるように固定されるため、真空装置として十分な機械的強度を維持できる。このため、シャワーヘッド２５の上部をなすベース板３１を大気圧の外部空間に露出させた状態にしておくことができる。従って、耐圧性の蓋体で上部を覆っていた従来のプラズマ処理容器に比べて、上部容器１０を大幅に軽量化することができるとともに、材料費・加工費などを大幅に節減することができる。

また、本実施の形態では、梁構造体２７とベース板３１とを、ベース板３１の高さ位置を可変に調整可能な連結手段２９によって連結したことにより、ベース板３１の高さ位置を調整することができる。

また、従来の蓋体構造と違い、上部電極（シャワーヘッド２５）を構成するベース板３１が露出した状態であるため、上部電極に対する作業性も良く、メンテナンス等を容易に行うことができる、という効果も奏する。

また、本実施形態のプラズマエッチング装置１００では、ベース板３１の中央部の上方に梁構造体２７の内梁２７ｂが位置しないように（重ならないように）に内梁２７ｂを格子状に配設したので、ベース板３１の中央部にガス導入設備（ガス導入口３７）を接続したり、他の付属設備（例えばインピーダンス整合装置など）を配設したりすることが可能になる。ガス導入口３７をシャワーヘッド２５のベース板３１の中央に設けることにより、シャワーヘッド２５へガスを偏りなく均一に導入できる。その結果、基板Ｓの上方空間へガスを均一に導入できる。従って、大容積のプラズマ処理容器１００ａ内においても、基板Ｓの上方空間に安定的にプラズマを生成させ、処理の均一化を図ることができる。また、ベース板３１の中央部の上方にインピーダンス調整装置などの設備を配設できることにより、プラズマエッチング装置１００のフットプリントを抑え、省スペース化できる。

［第２の実施の形態］
次に、図６および図７を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は、図２に示した第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００とほぼ同様の構成のプラズマエッチング装置の要部を示す断面図である。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態のプラズマエッチング装置の全体の構成は、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００を参照することにより把握できるので、図示を省略する。

このプラズマエッチング装置は、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００との相違点として、上部電極であるシャワーヘッド２５のベース板３１と、梁構造体２７との間に導電性プレート１１１および支持プレート１１３を備えている。ベース板３１と導電性プレート１１１は、例えば断面コの字形をなす接続部材１１５によって電気的に接続されている。なお、導電性プレート１１１および支持プレート１１３は、図示しないボルト等の固定手段によって梁構造体２７に固定されている。また、支持プレート１１３と梁構造体２７の接合は、溶接を用いても良い。

導電性プレート１１１は、ベース板３１と枠体２１とを電気的に接続する役割を果たす部材であり、低電気抵抗の導電性材料、例えばアルミニウム、銅などで構成されている。図７に、ベース板３１上に導電性プレート１１１を配置した状態の平面図を示した。なお、図７では、導電性プレート１１１の形状を表現するため、梁構造体２７および支持プレート１１３を除いて描画している。導電性プレート１１１は、平面視において梁構造体２７と近似した形状をなしており、梁構造体２７の下方に重ねて配置されている。つまり、導電性プレート１１１は、外梁２７ａに対応する形状の枠状部分１１１ａと、内梁２７ｂに対応する格子状部分１１１ｂとを有している。また、導電性プレート１１１の枠状部分１１１ａは、略同じ大きさを有する枠体２１上に当接した状態で重ねて配置されている。なお、導電性プレート１１１は、複数の部分に分割されていても良いが、一体物でも良い。

図７に示したように、ベース板３１の中央部付近には、ベース板３１と導電性プレート１１１とを電気的に接続する接続部材１１５が複数箇所（図７では４箇所）に配備されている。これらの接続部材１１５は、ベース板３１の中央部付近から導電性プレート１１１の格子状部分１１１ｂを介して枠状部分１１１ａへ向けて、均等な電流経路が形成されるように配置されている。このように、導電性プレート１１１の中央付近から周辺へ均等に流れた電流は、さらに枠状部分１１１ａを介して下方の枠体２１へ均等に伝えられる。このように、導電性プレート１１１の形状は、上部電極の一部であるベース板３１の中央部から周囲の枠体２１へ電流を偏りなく均等に流す機能を有しており、これによって後述するように、プラズマエッチング装置におけるエッチング処理の均一性を向上させることができる。

支持プレート１１３は、導電性プレート１１１と略同じ大きさおよび形状をなしており、導通プレート１１１に重ねて配設されている。支持プレート１１３は、例えばＳＵＳ等の材質で構成されており、梁構造体２７に直接ネジ穴等の加工を施さなくとも、導通プレート１１１を梁構造体２７に取り付けられるようになっている。なお、支持プレート１１３は必ずしも配備する必要はない。

本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の他の構成は、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００と同様である。本実施の形態において、上部電極であるシャワーヘッド２５のベース板３１と、梁構造体２７との間に導電性プレート１１１（および支持プレート１１３）を介在させた理由は、以下のとおりである。

プラズマ処理装置１００では、プラズマエッチング処理の間、高周波電源７５から給電線７１を介してサセプタ５（基材７）に高周波電力が供給される。このとき高周波電流は、下部電極（サセプタ５）からプラズマを介し、上部電極として機能するシャワーヘッド２５を経て、梁構造体２７から枠体２１を通り、接地された下部容器１に流れる。

このように、下部電極（サセプタ５）に供給された高周波電力は、下部電極（サセプタ５）と上部電極（シャワーヘッド２５）の間にプラズマを形成し、上部電極（シャワーヘッド２５）からベース板３１、接続部材１１５、梁構造体２７を通り、さらに枠体２１および下部容器１へと流れる電流経路（ＲＦリターン電流経路）を形成する。

前記のとおり、従来技術では、上部容器１０に相当する部分として、アルミニウム等の導電性の材質の肉厚な蓋体を備えていたため、上部電極からこの蓋体を介して上記ＲＦリターン電流経路が形成されていた。しかし、本実施の形態では、蓋体を使用せずに、アルミニウムに比べて導電性が低い材質（例えば、鉄等）で形成された梁構造体２７を有する上部容器１０を備える構成とした結果、従来の蓋体を使用した構成に比べて、上部電極（シャワーヘッド２５）から下部容器１までの間の抵抗が高くなる。そのため、下部電極（サセプタ５）からプラズマを介し、上部電極（シャワーヘッド２５）に向かう適正な電流経路を流れる高周波電流が減少し、例えば、下部電極（サセプタ５）からプラズマを介し、下部容器１の壁に直接向かう不適正な電流経路を通る高周波電流が増加する懸念が生じる。このため、ベース板３１と枠体２１との間に、低抵抗の材料からなる導電性プレート１１１を介在させて電気的接続を図り、適正なＲＦリターン電流経路が形成できるようにした。このように、適正なＲＦリターン電流経路が形成されることによって、プラズマエッチング装置におけるエッチング処理の均一性を維持することができる。

また、図７に示したように、複数の接続部材１１５をベース板３１の中央部付近に接続したことにより、サセプタ５からシャワーヘッド２５のベース板３１の中央部付近を通って導電性プレート１１１へ電流を効率よく流すことが可能になる。従って、上部電極であるシャワーヘッド２５が大型で、電流の方向が分散して適正な経路が形成されにくい傾向がある大型のプラズマ処理容器においても、サセプタ５からシャワーヘッド２５へ向かう電流経路が適正化され、サセプタ５とシャワーヘッド２５との間の空間にプラズマを集中させることが可能になる。その結果、エッチング処理の効率と基板Ｓの面内での処理の均一性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、導電性プレート１１１は、梁構造体２７と近似した形状としたが、ベース板３１の中央部から周囲の枠体２１へ電流を偏りなく均等に流すことができ、かつ上部電極に対する作業性を損なわなければ、梁構造体２７と近似した形状でなくとも良い。例えば、格子状に空いた部分を別の着脱可能な導電性プレートにて塞ぎ、ベース板３１の上面全てを覆うように導電性プレートを形成しても良い。また、ベース板３１と導電性プレート１１１の間を接続部材１１５によって直接接続する構成としたが、ベース板３１と導電性プレート１１１との間に、上記ＲＦリターン電流経路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整装置（図示せず）を介在配備させてもよい。インピーダンス調整装置を設けることにより、ＲＦリターン電流経路をさらに適正化できるため、サセプタ５の上方でプラズマをより安定して生成させることができる。

［第３の実施の形態］
次に、図８を参照しながら本発明の第３の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。図８は、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置２００の外観構成を示す斜視図である。このプラズマエッチング装置２００は、例えば内面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に開閉可能に組み合わされる上部容器２１０とを有している。下部容器１と上部容器２１０とによって、真空容器であるプラズマ処理容器２００ａが構成されている。

プラズマ処理容器２００ａの上部容器２１０は、主要な構成として、枠体２１と、ベース板３１を有する図示しないシャワーヘッド（上部電極）と、梁構造体２０１と、を備えている。梁構造体２０１は、断面Ｈ形をなし、平行に配置された４本のアーチ状梁２１１と、該アーチ状梁２１１に対して略直交して配置され、アーチ状梁２１１どうしの間を接続する接続梁２２１とを有しており、アーチ状梁２１１の両端はボルトなどにより枠体２１に固定されている。アーチ状梁２１１と接続梁２２１とは例えば溶接等の方法で接合されている。アーチ状梁２１１の上面２１１ａは緩やかな曲率を以って形成され、たわみ等の変形に対する機械的強度が高められている。各アーチ状梁２１１とベース板３１との間には、横長の下板２２２が配置されている。下板２２２は、枠体２１およびベース板３１に固定されている。下板２２２とベース板３１とは、例えばスクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結されている。そして、各アーチ状梁２１１と下板２２２との間には、縦板状の複数のリブ２２３が設けられ、アーチ状梁２１１と下板２２２とに例えば溶接等の方法で接合されている。

なお、下板２２２およびリブ２２３を設置せずにアーチ状梁２１１とベース板３１とを連結することもできる。この場合、各アーチ状梁２１１とベース板３１とは、例えば図示しないワイヤなどを介して連結することができる。ベース板３１とワイヤとの接続部分は、例えばスクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結できる。

本実施の形態のプラズマ処理容器２００ａでは、梁構造体２０１に曲率を有するアーチ状梁２１１を使用したことにより、梁構造体２０１の強度が向上し、その分、梁構造体２０１を構成する部材を細くできるなど、上部容器２１０のさらなる軽量化が図られている。なお、本実施の形態のプラズマ処理容器２００ａでは、アーチ状梁２１１の両端が直接枠体２１に固定されているが、各アーチ状梁２１１の両端に梁（図示省略）を配備し、この梁を介して各アーチ状梁２１１を枠体２１に固定するようにしてもよい。また、アーチ状梁２１１及び接続梁２２１の本数は適宜変更してもよい。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第４の実施の形態］
次に、図９を参照しながら本発明の第４の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。図９は、本発明の第４の実施の形態に係るプラズマエッチング装置３００の外観構成を示す斜視図である。このプラズマエッチング装置３００は、例えば内面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に開閉可能に組み合わされる上部容器３１０とを有している。下部容器１と上部容器３１０とによって、真空容器であるプラズマ処理容器３００ａが構成されている。

プラズマ処理容器３００ａの上部容器３１０は、主要な構成として、枠体２１と、ベース板３１を有する図示しないシャワーヘッド（上部電極）と、梁構造体３０１と、を備えている。梁構造体３０１は、断面Ｔ字形をなす２本のアーチ状梁３１１と、該アーチ状梁３１１に対して略直交し、アーチ状梁３１１どうしの間を接続する複数（図９では４本）の断面Ｔ字形をなす接続梁３１３とを有している。アーチ状梁３１１と接続梁３１３とは、例えば溶接等の方法で接合されている。断面Ｔ字型をなすアーチ状梁３１１は、縦板３１１ａと、この縦板３１１ａに直交して接合された曲率を有する横板３１１ｂとを有している。

また、断面Ｔ字型をなす各接続梁３１３は、縦板３１３ａと、この縦板３１３ａに直交して接合された平板３１３ｂとを有している。縦板３１３ａの両端部３１５は、下端が弓状に曲率を以って形成されており、たわみ等の変形に対する接続梁３１３の強度を高めている。各アーチ状梁３１１とベース板３１との間には、横長の下板３１２が配置されている。下板３１２は、枠体２１に固定されている。また、下板３１２とベース板３１とは、図示は省略するが、例えばスクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結されている。なお、下板３１２を設置せずにアーチ状梁３１１とベース板３１とを連結することもできる。

各接続梁３１３と、ベース板３１とは、図示は省略するが、例えばワイヤ等を介して、スクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結されている。

本実施の形態のプラズマ処理容器３００ａでは、梁構造体３０１に曲率を有するアーチ状梁３１１を使用し、これを接続梁３１３で接続したことにより、梁構造体３０１の強度が向上し、その分、梁構造体３０１を構成する部材を細くできるなど、上部容器３１０のさらなる軽量化が図られている。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第５の実施の形態］
次に、図１０を参照しながら本発明の第５の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１０は、本発明の第５の実施の形態に係るプラズマエッチング装置４００の外観構成を示す斜視図である。このプラズマエッチング装置４００は、例えば内面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に開閉可能に組み合わされる上部容器４１０とを有している。下部容器１と上部容器４１０とによって、真空容器であるプラズマ処理容器４００ａが構成されている。

プラズマ処理容器４００ａの上部容器４１０は、主要な構成として、枠体２１と、ベース板３１を有する図示しないシャワーヘッド（上部電極）と、梁構造体４０１と、を備えている。梁構造体４０１は、断面Ｈ字形をなし、曲率を以って複数方向（図１０では３方向）に延設されたアーチ状梁４１１を有している。アーチ状梁４１１は、ベース板３１の中央部分の真上で交差し、交差部位は例えば溶接等の方法で接合されている。各アーチ状梁４１１の端部の下方には、ベース板３１に接続する縦板４１３が接合され、たわみ等の変形に対する各アーチ状梁４１１の強度を高めている。

各アーチ状梁４１１とベース板３１とは、例えば図示しないワイヤなどを介して連結されている。ベース板３１とワイヤとの接続部分は、例えばスクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結されている。

本実施の形態のプラズマ処理容器４００ａでは、梁構造体４０１に曲率を有するアーチ状梁４１１を使用したことにより、梁構造体４０１の強度が向上し、その分、梁構造体４０１を構成する部材を細くできるなど、上部容器４１０のさらなる軽量化が図られている。なお、本実施の形態のプラズマ処理容器４００ａでは、アーチ状梁４１１の両端が直接枠体２１に固定されているが、各アーチ状梁４１１の両端に接続するように梁（図示省略）を枠状に配備し、その枠状の梁を介して各アーチ状梁４１１を枠体２１に固定するようにしてもよい（図１参照）。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第６の実施の形態］
次に、図１１を参照しながら本発明の第６の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１１は、本発明の第６の実施の形態に係るプラズマエッチング装置５００の外観構成を示す斜視図である。このプラズマエッチング装置５００は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された下部容器１と、この下部容器１に開閉可能に組み合わされる上部容器５１０とを有している。下部容器１と上部容器５１０とによって、真空容器であるプラズマ処理容器５００ａが構成されている。

プラズマ処理容器５００ａの上部容器５１０は、枠体２１と、ベース板３１を有する図示しないシャワーヘッド（上部電極）と、梁構造体５０１と、を備えている。梁構造体５０１は、断面Ｔ字形をなし、複数方向（図１１では４方向）に延設されたＴ字形梁５１１を有している。Ｔ字形梁５１１は、ベース板３１の中央部分の真上で交差し、交差部位は例えば溶接等の方法で接合されている。各Ｔ字形梁５１１は、縦板５１１ａと、この縦板５１１ａに直交して接合された平板５１１ｂとを有している。縦板５１１ａの下端は弓状に湾曲形成されており、Ｔ字形梁５１１の強度が高められている。

各Ｔ字形梁５１１とベース板３１とは、図示は省略するが、Ｔ字形梁５１１の平板５１１ｂの上面から、ワイヤ等を介して、スクリューアジャスタを利用した高さ位置を可変に調整可能な連結手段（図３に示した連結手段２９を参照）により連結されている。

本実施の形態のプラズマ処理容器５００ａでは、梁構造体５０１にＴ字形梁５１１を使用し、その縦板５１１ａの下端を湾曲形成させたので、梁構造体５０１の強度が高く、その分、梁構造体５０１を構成する部材を細くできるなど、上部容器５１０のさらなる軽量化が図られている。なお、本実施の形態のプラズマ処理容器５００ａでは、Ｔ字形梁５１１の両端が直接枠体２１に固定されているが、各Ｔ字形梁５１１の両端に接続するように梁（図示省略）を枠状に配備し、その枠状の梁を介して各Ｔ字形梁５１１を枠体２１に固定するようにしてもよい（図１参照）。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第７の実施の形態］
次に、図１２を参照しながら本発明の第７の実施の形態について説明する。以下では、第１の実施の形態（図１から図５）との相違点を中心に説明し、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、梁構造体を下部容器にも配備した。図１２に、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置６００の概略構成を示した。このプラズマエッチング装置６００は、基板Ｓに対し真空状態でエッチング処理を行なうように構成されており、内部に基板Ｓを載置するサセプタ５が配置される下部容器１と、下部容器１に対して開閉可能に構成され、閉状態で下部容器１と気密に接合される上部容器１０と、を備えている。下部容器１は、上部容器１０に当接させられる第２の枠体としての下部枠体１ｃと、この下部枠体１ｃに固定された梁構造体６１１と、を有している。梁構造体６１１は、上部に配備された梁構造体２７と同様の構成を有している。

下部枠体１ｃの下端は、その内側に突出して支持部１ｄが形成されている。この支持部１ｄで、枠形状の絶縁部材３を支持することにより、間接的にサセプタ５（基材７）の底縁部を支持できるようになっている。

梁構造体６１１は、下部枠体１ｃと略同様の大きさで配設された枠形状の外梁６１１ａと、この外梁６１１ａの内側に格子状に配設された内梁６１１ｂと、を有している。外梁６１１ａは、高さ方向の位置を調整可能な連結手段６１３ａにより、下部枠体１ｃに機械的に固定されている。内梁６１１ｂは、高さ方向の位置を調整可能な連結手段６１３ｂによりサセプタ５の基材７に固定されている。これによって、大気圧空間に露出した状態のサセプタ５に、大気圧に対する耐圧強度を持たせている。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態のプラズマエッチング装置６００では、プラズマ処理容器１００ａの上下に梁構造体２７、６１１を配設したが、下部の梁構造体６１１のみを配設し、プラズマ処理容器１００ａの上部は梁構造体を用いない従来の構成とすることもできる。また、梁構造体６１１として、第２〜第６の実施の形態のいずれかの梁構造体と同様の構成のものを採用してもよい。

以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、下部電極（基材７）に高周波電力を印加するＲＩＥタイプの容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を例示して説明したが、上部電極に高周波電力を供給するタイプであってもよいし、容量結合型に限らず誘導結合型であってもよい。

また、本発明の真空容器は、ＦＰＤ用基板を処理対象とする真空容器に限らず、例えば半導体ウエハを処理対象とする真空容器にも適用できる。

また、本発明の真空容器は、プラズマエッチング装置に限らず、真空状態で被処理体に処理を行う他の処理装置例えばアッシング装置、ＣＶＤ装置等にも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の外観構成を示す斜視図である。 図１のプラズマエッチング装置の概略断面図である。 梁構造体とベース板との連結構造を示す図２の要部拡大図である。 シールドプレートの装着状態を示す図２の要部拡大図である。 シールドプレートの説明に供する図面であり、（ａ）はシールドプレートを装着した状態の上部容器の下面の状態を示し、（ｂ）、（ｃ）はシールドプレートのコーナー部の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の要部の断面図である。 導電性プレートを装着した状態の上部電極を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の外観構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の外観構成を示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の外観構成を示す斜視図である。 本発明の第６の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の外観構成を示す斜視図である。 本発明の第７の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の概略断面図である。

符号の説明

１…下部容器、１ａ…底壁、１ｂ…側壁、３…絶縁部材、５…サセプタ、７…基材、１０…上部容器、２１…枠体、２３…絶縁部材、２５…シャワーヘッド、２７…梁構造体、２７ａ…外梁、２７ｂ…内梁、２９…連結手段、３１…ベース板、５１…排気口、５５…排気装置、６１…基板搬送用開口、１００…プラズマエッチング装置、１００ａ…プラズマ処理容器

Claims (14)

1. 被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、
   上部が開口した箱型をなし、内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、
   前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、
   を備え、
   前記上部容器は、前記下部容器の開口端に当接させられる第１の枠体と、該第１の枠体に固定された梁構造体と、前記梁構造体に外側から連結されて支持された状態で前記処理空間に処理ガスを導入するシャワーヘッドと、を有し、
   前記シャワーヘッドの上部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせたことを特徴とする、真空容器。
2. 前記シャワーヘッドは、多数のガス吐出孔を有して前記載置台に対向配備されたガス噴射板と、該ガス噴射板を支持するベース板と、前記ガス噴射板と前記ベース板とによって区画される内部のガス拡散空間と、を有しており、大気圧の外部空間に露出した前記ベース板を前記梁構造体によって支持したことを特徴とする請求項１に記載の真空容器。
3. 前記ベース板は、前記処理空間を真空にした状態で単体では大気圧に対する必要な耐圧強度を有さない厚みで形成されていることを特徴とする請求項２に記載の真空容器。
4. 前記シャワーヘッドを上部電極とし、前記載置台を下部電極として、前記処理空間内にプラズマを発生させるための一対の対向電極を形成していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空容器。
5. 前記ベース板と前記第１の枠体との間に、絶縁性材料からなるスペーサー部材を配備したことを特徴とする請求項４に記載の真空容器。
6. 前記ベース板と前記梁構造体との間に、導電性プレート部材を備えており、前記ベース板から前記導電性プレート部材を介して前記第１の枠体へ向けて電流の経路が形成されるようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空容器。
7. 前記ベース板と前記導電性プレート部材が、前記ベース板の中央部において電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の真空容器。
8. 前記梁構造体と前記シャワーヘッドを、前記シャワーヘッドの高さ位置を可変に調整可能な複数の連結手段によって連結したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の真空容器。
9. 前記梁構造体がアーチ形状の梁部材を有していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の真空容器。
10. 被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、
    上部が開口した箱型をなし、内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、
    前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、
    を備え、
    前記上部容器は、前記下部容器の開口端に当接させられる第１の枠体と、該第１の枠体に固定された梁構造体と、下部電極としての前記載置台に対向して配置されると共に、前記梁構造体に外側から連結されて支持された上部電極と、を有し、
    前記上部電極の上部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせたことを特徴とする、真空容器。
11. 前記上部電極と前記梁構造体との間に導電性プレート部材を備えており、前記上部電極から前記導電性プレート部材を介して前記第１の枠体へ向けて電流の経路が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の真空容器。
12. 前記上部電極と前記導電性プレート部材が、前記上部電極の中央部において電気的に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の真空容器。
13. 被処理体に対し真空状態で所定の処理を行なう処理空間を形成する真空容器であって、
    内部に被処理体を載置する載置台が配置される下部容器と、
    前記下部容器に対して開閉可能に構成され、閉状態で前記下部容器と気密に接合される上部容器と、
    を備え、
    前記下部容器は、前記上部容器に当接させられるとともに前記載置台を支持する支持部を有する第２の枠体と、該第２の枠体に固定された梁構造体と、を有しており、
    前記第２の枠体の前記支持部で前記載置台を支持しつつ、前記載置台の底部を大気圧空間に露出させた状態で前記梁構造体によって大気圧に対する耐圧強度を持たせたことを特徴とする、真空容器。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の真空容器を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

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