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JP5667012B2 - リング状シールド部材、その構成部品及びリング状シールド部材を備えた基板載置台 - Google Patents

リング状シールド部材、その構成部品及びリング状シールド部材を備えた基板載置台 Download PDF

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Description

本発明は、処理室内で基板を載置する基板載置台に適用されるリング状シールド部材、その構成部品及びリング状シールド部材を備えた基板載置台に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ）をはじめとするＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造工程において、ガラス基板等の各種基板に対してプラズマ処理を施す基板処理装置が知られている。
このような基板処理装置は、処理室（以下、「チャンバ」という。）内で基板を載置する基板載置台と、該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように配置された上部電極とを有し、基板載置台にプラズマ生成用の高周波電力（ＲＦ）が供給されて該基板載置台が下部電極として機能し、チャンバ内の処理空間に導入された処理ガスからプラズマが生成され、生成されたプラズマを用いて基板載置台に載置された基板に対して所定のプラズマ処理が施される。
通常、基板載置台の基板載置面は矩形を呈し、その外周部には、プラズマのフォーカス性の向上及び電気的絶縁性を確保するために、リング状シールド部材としてのシールドリングが配置されている。シールドリングは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁性のセラミックスで構成されており、基板載置台の基材にボルトによって固定される。シールドリングは、矩形の基板載置面を囲む矩形の環状体であり、また、近年の産業界の要請等に伴って処理基板が大型化しているため、一体成形が困難であり、通常、複数の構成部材の組合せによって形成されている。
図１３は、従来のシールドリングの構成を示す平面図である。
図１３において、下部電極（基板載置台）１００における矩形の基板載置面１０６の周囲を囲むようにシールドリング１０５が配置されている。シールドリング１０５は、平面図上略Ｌ字状の４つのリング構成部品１０１〜１０４の組合せ体である。各リング構成部品１０１〜１０４は、それぞれＬ字状の角部の近傍と、該角部に連設された長尺部の先端部近傍の２カ所にボルト孔１０７を有し、各リング構成部品１０１〜１０４は、ボルト孔１０７に装着された固定ボルトによって下部電極１００の基板載置面１０６の周囲を構成するフランジ部に固定されている。
ところで、シールドリング１０５は、処理目的に応じて加熱される下部電極１００からの伝熱、及びプラズマの連続照射等によって加熱され、熱膨張する。このとき、隣接するリング構成部品相互の当接面において、一方のリング構成部品が他方のリング構成部品を図中白抜き矢印で示す方向に押す。このとき、他方のリング構成部品はボルト孔１０７と固定ボルト（図示しない）とのクリアランス分だけ、図中白抜き矢印で示す方向に変位するので、シールドリング１０５と下部電極１００との間に隙間が生じることがある。
シールドリング１０５と下部電極１００との間に隙間が生じると、この隙間にプラズマが進入し、例えば、下部電極１００のセラミックス溶射が削られて基材が露出し、下部電極１００における異常放電（アーキング）又は腐食（エロージョン）が発生する原因となる。
上述したシールドリング１０５と下部電極１００との間の隙間の発生を防止するために、隣接するリング構成部品を引きつけるように付勢する付勢部材を設けたリング構成部品や、各リング構成部品１０１〜１０４を下部電極１００の中心部に向かって付勢する付勢部材を設けたシールドリングが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−３１１２９８号公報
しかしながら、シールドリング１０５を構成する各リング構成部品１０１〜１０４に対して特定の方向に働く作用力を付与するための付勢部材を組み込むことは、必ずしも容易ではない。一方、熱膨張による変形、移動を防止するために、各リング構成部品１０１〜１０４を下部電極１００の基材に固定する固定ボルトの締結力を大きくすると、下部電極１００の基材への締結時又は熱膨張時において各リング構成部品１０１〜１０４が破損し易くなるという問題がある。
本発明の目的は、リング状シールド部材の構成部品と基板載置台との間の隙間の発生を防止するとともに、構成部品の破損を防止することができるリング状シールド部材、その構成部品及びリング状シールド部材を備えた基板載置台を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１記載のリング状シールド部材の構成部品は、矩形の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の処理室内で前記基板を載置する基板載置台の矩形の載置面の周囲を囲むように設けられたリング状シールド部材の構成部品であって、前記矩形の載置面の一辺に沿って配置される絶縁性の長尺体からなり、該長尺体の長手方向に関する一端に設けられて前記構成部品の全方位の移動を規制する第１の移動規制部と、前記第１の移動規制部から前記長手方向に離間して設けられて前記構成部品の前記長手方向以外の移動を規制する第２の移動規制部と、前記構成部品を前記基板載置台へ締結する少なくとも１つの締結部とを備えることを特徴とする。
請求項２記載のリング状シールド部材の構成部品は、請求項１記載のリング状シールド部材の構成部品において、前記第１の移動規制部は、円筒状の第１のカラーと、該第１のカラーが遊合され、該遊合された第１のカラーの中心軸に垂直な面に関して円形の断面を有する第１のカラー穴と、該第１のカラー穴に遊合された前記第１のカラーを前記基板載置台へ向けて押圧する第１のボルトとを有し、前記第１のカラーの側面と前記第１のカラー穴の側面との隙間は、前記構成部品の全方位の移動を規制するように小さく設定され、前記第２の移動規制部は、円筒状の第２のカラーと、該第２のカラーが遊合され、該遊合された第２のカラーの中心軸に垂直な面に関して長円形の断面を有する第２のカラー穴と、該第２のカラー穴に遊合された前記第２のカラーを前記基板載置台へ向けて押圧する第２のボルトとを有し、前記第２のカラー穴における前記長円形の断面の長径は前記長手方向に沿うことを特徴とする。
請求項３記載のリング状シールド部材の構成部品は、請求項１記載のリング状シールド部材の構成部品において、前記第１の移動規制部は、前記基板載置台に対して移動不能に設けられた直方体状の第１のガイドと、該第１のガイドが遊合される直方体状の凹部である第１のガイド穴とを有し、前記第１のガイドの各側面と前記第１のガイド穴の各側面との隙間は、前記構成部品の全方位の移動を規制するように小さく設定され、前記第２の移動規制部は、前記基板載置台に対して移動不能に設けられた直方体状の第２のガイドと、該第２のガイドが遊合される直方体状の凹部である第２のガイド穴とを有し、前記第２のガイド穴の前記長手方向に関する長さは、前記第２のガイドの前記長手方向に関する長さよりも大きく設定されることを特徴とする。
請求項４記載のリング状シールド部材の構成部品は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリング状シールド部材の構成部品において、前記長尺体は、前記長手方向に沿って第１の長尺部及び第２の長尺部に分割され、前記第１の移動規制部は前記第１の長尺部の前記長手方向に関する一端に設けられ、前記第２の移動規制部は前記第２の長尺部に設けられ、前記第１の長尺部の前記長手方向に関する他端は、前記第２の長尺部の前記長手方向に関する一端と当接し、前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部はそれぞれ前記締結部を備えることを特徴とする。
請求項５記載のリング状シールド部材は、前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部は互いに接合され、前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部の連結部に前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部の相対位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を有することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項６記載のリング状シールド部材は、矩形の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の処理室内で前記基板を載置する基板載置台の矩形の載置面の周囲を囲むように配置されるリング状シールド部材であって、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリング状シールド部材の構成部品の組合せ体からなり、一の前記構成部品の前記長手方向に関する一端の端面が、隣接する他の前記構成部品の前記長手方向に関する他端の側面に当接し、前記一の前記構成部品の前記長手方向に関する他端の側面が、前記隣接する他の前記構成部品とは異なる隣接する別の前記構成部品の前記長手方向に関する一端の端面に当接するように、各前記構成部品が組み合わせられていることを特徴とする。
請求項７記載のリング状シールド部材は、請求項６記載のリング状シールド部材において、前記矩形の載置面の各角部にはそれぞれ平面による面取り処理が施され、各前記角部における面取り面と、一の前記構成部品の一端の端面及び隣接する他の前記構成部品の他端の側面の接合部とで構成される三角柱状の隙間を埋める三角柱状の隙間嵌合部材を、前記構成部品とは別に備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項８記載の基板載置台は、請求項６又は７記載のリング状シールド部材を備えることを特徴とする。
本発明によれば、リング状シールド部材の構成部品を構成する長尺体が少なくとも１つの締結部によって基板載置台へ締結される一方、第１の移動規制部によって構成部品の全方位の移動が規制され、第２の移動規制部によって構成部品の長手方向以外の移動が規制されるので、構成部品の変形、移動を防止するために締結部の締結力を大きくする必要がない。また、構成部品は第１の移動規制部を起点として長尺体の長手方向へ変形、移動することができるので、熱膨張による内部応力が高まることがない。これにより、構成部品の破損を防止することができる。
また、一の構成部品の長手方向に関する一端の端面が、隣接する他の構成部品の長手方向に関する他端の側面に当接し、一の構成部品の他端の側面が、隣接する他の構成部品とは異なる隣接する別の構成部品の長手方向に関する一端の端面に当接するように、構成部品が組み合わせられているので、一の構成部品の他端の端面が隣接する別の構成部品と当接することがなく、一の構成部品が熱膨張によって一端に設けられた第１の移動規制部を起点として長尺体の長手方向へ変形、移動する際、一の構成部品の他端の端面が隣接する別の構成部品を押すことがない。
また、一の構成部品の他端の端面が隣接する別の構成部品と当接することがないのは、一の構成部品と隣接する他の構成部品との位置関係においても同様であり、一の構成部品の一端の端面が隣接する他の構成部品によって押されることがない。
これにより、隣接する別の構成部品は一の構成部品の長手方向へ移動することがなく、一の構成部品は隣接する他の構成部品の長手方向に移動することがない。その結果、リング状シールド部材の構成部品と基板載置台との間の隙間の発生を防止することができる。
本発明の実施の形態に係るリング状シールド部材が適用される基板載置台を備えた基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 本実施の形態に係るシールドリングの構成を概略的に示す図であり、図２（Ａ）は平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるII-II線に沿う断面図である。 図１におけるサセプタの基板載置面に配置される隙間嵌合部材の斜視図である。 図２におけるリング構成部品の全方位移動規制部の構成を概略的に示す図であり、図４（Ａ）はリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図４（Ｂ）はリング構成部品の長手方向に関する断面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）における線IV-IVに沿う断面図である。 図２におけるリング構成部品の一方向移動許容部の構成を概略的に示す図であり、図５（Ａ）はリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図５（Ｂ）はリング構成部品の長手方向に関する断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）における線V-Vに沿う断面図である。 図２におけるリング構成部品の締結部の構成を概略的に示す図であり、図６（Ａ）はリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図６（Ｂ）はリング構成部品の長手方向に関する断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）における線VI-VIに沿う断面図である。 図２のシールドリングの各リング構成部品が熱膨張した状態を示す平面図である。 図１におけるサセプタが熱膨張した状態を示す平面図である。 図１におけるサセプタに基板が載置された状態を示す平面図である。 図２の本実施の形態に係るシールドリングの第１の変形例の構成を概略的に示す図であり、図１０（Ａ）は第１の変形例の平面図であり、図１０（Ｂ）は第１の変形例における全方位移動規制部のリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図１０（Ｃ）は第１の変形例における全方位移動規制部のリング構成部品の長手方向に関する断面図であり、図１０（Ｄ）は第１の変形例における一方向移動許容部のリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図１０（Ｅ）は第１の変形例における一方向移動許容部のリング構成部品の長手方向に関する断面図である。 図２の本実施の形態に係るシールドリングの第２の変形例の構成を概略的に示す平面図である。 図１１における第１の長尺部材及び第２の長尺部材の連結部を示す図であり、図１２（Ａ）は連結部の拡大平面図であり、図１２（Ｂ）は連結部の拡大縦断面図であり、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）における線XII-XIIに沿う断面図である。 従来のシールドリングの構成を示す平面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るリング状シールド部材が適用される基板載置台を備えた基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。この基板処理装置は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）製造用のガラス基板に所定のプラズマ処理を施す。
図１において、基板処理装置１０は、例えば１辺が数ｍの矩形のガラス基板（以下、単に「基板」という。）Ｇを収容する処理室（チャンバ）１１を有し、該チャンバ１１内部の図中下方には基板Ｇを載置する基板載置台（サセプタ）１２が配置されている。サセプタ１２は、例えば、表面がアルマイト処理されたアルミニウムやステンレス等からなる基材１３で構成されており、基材１３は絶縁部材１４を介してチャンバ１１の底部に支持されている。基材１３は断面凸型を呈しており、上部平面は基板Ｇを載置する基板載置面１３ａである。基板載置面１３ａはセラミックス溶射で覆われており、基材１３が剥き出しとなるのを防止する。
基材１３には、基板載置面１３ａの周囲を囲むようにリング状シールド部材としてのシールドリング１５が設けられており、シールドリング１５は、例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックスで構成された長尺体であるリング構成部品４１〜４４（後述）の組合せ体からなる。
基材１３の上部は静電電極板１６を内蔵し、静電チャックとして機能する。静電電極板１６には直流電源１７が接続されており、静電電極板１６に正の直流電圧が印加されると、基板載置面１３ａに載置された基板Ｇにおける静電電極板１６側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生し、これによって静電電極板１６及び基板Ｇの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、基板Ｇが基板載置面１３ａに吸着保持される。
基材１３の内部には、基材１３及び基板載置面１３ａに載置された基板Ｇの温度を調節するための冷媒流路からなる温度調節機構（図示しない）が設けられている。この温度調節機構には、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）等の冷媒が循環供給され、該冷媒によって冷却された基材１３は基板Ｇを冷却する。
基材１３の周囲には、該基材１３の側面を覆うサイドリング状シールド部材としての絶縁リング１８が配置されている。絶縁リング１８は絶縁性のセラミックス、例えばアルミナで構成されている。
チャンバ１１の底壁、絶縁部材１４及び基材１３を貫通する貫通孔に、昇降ピン２１が昇降可能に挿通されている。昇降ピン２１は基板載置面１３ａに載置される基板Ｇの搬入及び搬出時に作動するものであり、基板Ｇをチャンバ１１内に搬入する際又はチャンバ１１から搬出する場合には、サセプタ１２の上方の搬送位置まで上昇し、それ以外の場合には基板載置面１３ａ内に埋設状態で収容されている。
基板載置面１３ａには、不図示の複数の伝熱ガス供給孔が開口している。複数の伝熱ガス供給孔は伝熱ガスとして、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを基板載置面１３ａ及び基板Ｇの裏面の間隙に供給する。基板載置面１３ａ及び基板Ｇの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスは基板Ｇの熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
サセプタ１２の基材１３には、高周波電力を供給するための高周波電源２３が整合器２４を介して接続されている。高周波電源２３からは、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が基材１３へ供給され、サセプタ１２は下部電極として機能する。整合器２４は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。
基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路２６が形成される。この側方排気路２６は排気管２７を介して排気装置２８に接続されている。排気装置２８としてのＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）、ＤＰ（Dry Pump）やＭＢＰ（Mechanical Booster Pump）（ともに図示しない）はチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰ若しくはＭＢＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰ又はＭＢＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
チャンバ１１の天井部分には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３０が配置されている。シャワーヘッド３０は内部空間３１を有するとともに、サセプタ１２との間の処理空間Ｓに処理ガスを吐出する複数のガス孔３２を有する。シャワーヘッド３０は接地されており、下部電極として機能するサセプタ１２と共に一対の平行平板電極を構成する。
また、シャワーヘッド３０は、ガス供給管３６を介して処理ガス供給源３９に接続されている。ガス供給管３６には、開閉バルブ３７及びマスフローコントローラ３８が設けられている。また、処理チャンバ１１の側壁には基板搬入出口３４が設けられており、この基板搬入出口３４はゲートバルブ３５によって開閉可能となっている。そして、このゲートバルブ３５を介して処理対象である基板Ｇが搬出入される。
基板処理装置１０では、処理ガス供給源３９から処理ガス導入管３６を介して処理ガスが供給される。供給された処理ガスは、シャワーヘッド３０の内部空間３１及びガス孔３２を介してチャンバ１１の処理空間Ｓへ導入され、該導入された処理ガスは、高周波電源２３からサセプタ１２を介して処理空間Ｓへ印加されるプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。プラズマ中のイオンは、基板Ｇに向かって引きこまれ、基板Ｇに対して所定のプラズマ処理を施す。
基板処理装置１０の各構成部品の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
図２は、本実施の形態に係るシールドリングの構成を概略的に示す図であり、図２（Ａ）は平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるII-II線に沿う断面図である。
図２（Ａ）において、シールドリング１５は、下部電極として機能するサセプタ１２の矩形の基板載置面１３ａの周囲を囲むように配置されており、矩形の基板載置面１３ａの対向する２つの短辺に沿ってそれぞれ配置された直方体状の長尺体からなるリング構成部品４１、４２と、対向する２つの長辺に沿ってそれぞれ配置された直方体状の長尺体からなるリング構成部品４３、４４との組合せ体で構成されている。
各リング構成部品４１〜４４は、長尺体の長手方向（以下、単に「長手方向」という。）に関する一端（以下、「固定端」という。）４１ａ〜４４ａに設けられる全方位移動規制部４５（第１の移動規制部）と、該全方位移動規制部４５から長手方向に離間して設けられる一方向移動許容部４６（第２の移動規制部）と、長手方向に沿って設けられる２つの締結部４７とを有する。一方向移動許容部４６及び締結部４７ともに全方位移動規制部４５から長手方向に離間して設けられれば、特に、設置位置に関して制限はないが、各リング構成部品４１〜４４を確実に長手方向に移動させる観点からは、一方向移動許容部４６はできるだけ全方位移動規制部４５から離して設けるのが好ましく、例えば、長尺体の長手方向に関する他端（以下、「自由端」という。）４１ｂ〜４４ｂに設けてもよい。
シールドリング１５では、リング構成部品４１の固定端４１ａの端面は、隣接する他のリング構成部品４３の自由端４３ｂの側面に当接し、自由端４１ｂの側面が、隣接する別のリング構成部品４４の固定端４４ａの端面に当接するように、リング構成部品４１が配置されている。一方、自由端４１ｂの端面はリング構成部品４４の固定端４４ａに当接することがない。本実施の形態では、各リング構成部品４２〜４４もそれぞれ隣接する他のリング構成部品４４，４２，４１との位置関係においてリング構成部品４１と同様に配置されており、リング構成部品４２及び４４は、それぞれ基板載置面１３ａの中心点に関してリング構成部品４１及び４３と点対象となるように配置されている。
図２（Ｂ）において、サセプタ１２の基材１３は断面凸状を呈しており、該断面凸状体の上部平面が基板載置面１３ａとなり、段差部表面がフランジ部１３ｂとなる。
また、基板載置面１３ａの各角部にはそれぞれ平面による面取り処理が施され、これにより、例えば、基板載置面１３ａの一の角部における面取り面と、リング構成部品４１の固定端４１ａの端面及び隣接するリング構成部品４３の自由端４３ｂの側面の接合部との間には三角柱状の隙間が形成され、該隙間には、図３に示すような、断面が直角三角形を呈する三角柱状の隙間嵌合部材４８が遊合されている。基板載置面１３ａの残りの各角部にも同様の三角柱状の隙間が形成され、各隙間にも隙間嵌合部材４８が遊合されている。
図４は、図２におけるリング構成部品の全方位移動規制部の構成を概略的に示す図であり、図４（Ａ）は長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図４（Ｂ）は長手方向に関する断面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）における線IV-IVに沿う断面図である。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、全方位移動規制部４５は、例えば、リング構成部品４１を図４（Ａ）、図４（Ｂ）中の上方から切削して形成された円形の座ぐり面４５ａと、該座ぐり面４５ａの中心においてリング構成部品４１を厚み方向に貫通する、円柱状空間からなるカラー穴４５ｂ（第１のカラー穴）と、該カラー穴４５ｂに遊合される円筒状のカラー４５ｃ（第１のカラー）と、該カラー４５ｃの内部へ挿入されるとともに、カラー４５ｃをフランジ部１３ｂへ向けて押圧するボルト４５ｄ（第１のボルト）とを有する。リング構成部品４２〜４４の全方位移動規制部４５も同様の構成を有する。
全方位移動規制部４５では、図４（Ｃ）に示すように、カラー穴４５ｂがカラー４５ｃの中心軸に垂直な面に関して円形の断面を有し、カラー４５ｃの側面とカラー穴４５ｂの側面との隙間は全方位に亘ってほぼ一定値に設定される。本実施の形態では、カラー４５ｃの側面とカラー穴４５ｂの側面との隙間は、リング構成部品４１の全方位の移動を規制するように小さく設定される。具体的には、当該隙間は、例えば、０．０１〜０．２ｍｍ（直径方向の両側の合計で０．０２〜０．４ｍｍ）に設定されるため、リング構成部品４１は全方位移動規制部４５の近傍にて殆ど移動することができない。
図５は、図２におけるリング構成部品の一方向移動許容部の構成を概略的に示す図であり、図５（Ａ）は長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図５（Ｂ）は長手方向に関する断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）における線V-Vに沿う断面図である。
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）において、一方向移動許容部４６は、例えば、リング構成部品４１を図５（Ａ）、図５（Ｂ）中の上方から切削して形成された円形の座ぐり面４６ａと、該座ぐり面４６ａの中心においてリング構成部品４１を厚み方向に貫通するカラー穴４６ｂ（第２のカラー穴）と、該カラー穴４６ｂに遊合される円筒状のカラー４６ｃ（第２のカラー）と、該カラー４６ｃの内部へ挿入されるとともに、カラー４６ｃをフランジ部１３ｂへ向けて押圧するボルト４６ｄ（第２のボルト）とを有する。リング構成部品４２〜４４の一方向移動許容部４６も同様の構成を有する。
一方向移動許容部４６では、図５（Ｃ）に示すように、カラー穴４６ｂがカラー４６ｃの中心軸に垂直な面に関して長円形の断面を有し、該長円形の断面の長径は長手方向に沿うため、長手方向に関するカラー４６ｃの側面とカラー穴４６ｂの側面との間に比較的大きな隙間、例えば、ボルト４６ｄを挟んだ両側の隙間を均等にした場合における片側で、例えば、１．５〜２．５ｍｍの隙間が生じ、これにより、カラー穴４６ｂが設けられたリング構成部品４１はカラー４６ｃに対して長手方向に沿って相対的に移動可能となる。一方、長手方向に対して垂直な方向（以下、単に「垂直方向」という。）に関し、カラー４６ｃの側面とカラー穴４６ｂの側面との隙間は、リング構成部品４１の垂直方向への移動を規制するように小さく設定される。具体的には、当該隙間は、全方位移動規制部４５における隙間と同様に、片側で、例えば、０．０１〜０．２ｍｍに設定されるため、リング構成部品４１は一方向移動許容部４６の近傍にて垂直方向に関して殆ど移動することができない。すなわち、リング構成部品４１は一方向移動許容部４６の近傍にて長手方向のみに沿って移動可能となる。ここで、「長円形」とは、両端が半円となる矩形や楕円形、並びにこれらに類似した長径と短径を有する図形を意味する。以下においても同様とする。
以上より、本実施の形態では、リング構成部品４１が熱膨張する場合、リング構成部品４１が全方位移動規制部４５を起点として長手方向に移動する。リング構成部品４２〜４４も同様に全方位移動規制部４５を起点として長手方向に移動する。
また、全方位移動規制部４５及び一方向移動許容部４６では、各ボルト４５ｄ，４６ｄは、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、カラー４５ｃ，４６ｃに当接しても、座ぐり面４５ａ，４６ａに当接することはない。したがって、ボルト４５ｄ，４６ｄの締結力がリング構成部品４１〜４４に作用することがない。
図６は、図２におけるリング構成部品の締結部４７の構成を概略的に示す図であり、図６（Ａ）は長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図６（Ｂ）は長手方向に関する断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）における線VI-VIに沿う断面図である。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）において、締結部４７は、例えば、リング構成部品４１を図６（Ａ）、図６（Ｂ）中の上方から切削して形成された円形の座ぐり面４７ａと、該座ぐり面４７ａの中心においてリング構成部品４１を厚み方向に貫通する、長円形柱状若しくは円柱状の空間からなるボルト穴４７ｂと、該ボルト穴４７ｂの内部へ挿入されるとともに、座ぐり面４７ａをフランジ部１３ｂへ向けて押圧するボルト４７ｃとを有する。締結部４７では、ボルト４７ｃが座ぐり面４７ａをフランジ部１３ｂへ向けて押圧するので、リング構成部品４１がサセプタ１２の基材１３へ締結される。なお、リング構成部品４２〜４４の締結部４７も同様の構成を有する。
締結部４７では、図６（Ｃ）に示すように、ボルト穴４７ｂがボルト４７ｃの中心軸に垂直な面に関して長円形の断面を有し、リング構成部品４１の長手方向に対して、隙間を有している。 本実施の形態では、ボルト４７ｃの側面とボルト穴４７ｂの側面との隙間は、長手方向に関して比較的大きく設定されており、具体的には、当該隙間は、ボルト４７ｃを挟んだ両側の隙間を均等にした場合における片側で、例えば、３ｍｍに設定されるため、リング構成部品４１は締結部４７の近傍にて自由に移動することができる。
図７は、図２のシールドリングの各リング構成部品が熱膨張した状態を示す平面図である。
上述したように、熱膨張によってシールドリング１５のリング構成部材４１〜４４は全方位移動規制部４５を起点として長手方向（図中白抜き矢印で示す方向）に移動するが、シールドリング１５では、リング構成部品４１の自由端４１ｂの端面は、リング構成部品４４の固定端４４ａに当接することがなく解放されており、同様に、リング構成部品４２の自由端４２ｂの端面は、リング構成部品４３の固定端４３ａに当接することがなく解放されており、リング構成部品４３の自由端４３ｂの端面は、リング構成部品４１の固定端４１ａに当接することがなく解放されており、リング構成部品４４の自由端４４ｂの端面は、リング構成部品４２の固定端４２ａに当接することがなく解放されているため、図７に示すように、各リング構成部品４１〜４４は他のリング構成部品を押すことがない。
図８は、図１におけるサセプタが熱膨張した状態を示す平面図である。
図８において、シールドリング１５の各リング構成部品４１〜４４が基板載置面１３ａの各辺に一対一で当接するように配置されているので、サセプタ１２が図中白抜き矢印の方向に熱膨張した際、各リング構成部品４１〜４４は対応する基板載置面１３ａの一辺のみから押圧力を受ける。したがって、各リング構成部品４１〜４４は対応する基板載置面１３ａの一辺の移動と同方向に移動することができ、もって、各リング構成部品４１〜４４と、対応する基板載置面１３ａの一辺との間に隙間が発生しない。
なお、サセプタ１２の熱膨張に伴い、各リング構成部品間、例えば当接していた固定端４１ａの端面と自由端４３ｂの側面との間に隙間が生じることがあるが（不図示）、当該当接部においてラビリンス構造を採用することによって基材１３が露出しないようにすることができる。ラビリンス構造は、例えば、当接部において固定端４１ａ及び自由端４３ｂのそれぞれに段差を設けこの段差を組合わせることで構成することができる。
図９は、図１におけるサセプタに基板が載置された状態を示す平面図である。
サセプタ１２では、基板載置面１３ａに基板Ｇが載置された際、図９に示すように、基板載置面１３ａに対して基板Ｇがずれて当該基板Ｇの角部における切り欠きであるオリエンテーションフラット４９が、基板載置面１３ａの角部を覆わないことがあるが、サセプタ１２の基板載置面１３ａにおける各角部には隙間嵌合部材４８が配置されているため、基板載置面１３ａが露出することがなく、隙間嵌合部材４８が露出するのみである。これにより、プラズマによって基板載置面１３ａのセラミックス溶射が削られることがなく、もって、サセプタ１２における異常放電又は腐食が発生するのを防止することができる。
また、サセプタ１２では、基板載置面１３ａの全ての角部に隙間嵌合部材４８が配置されるので、プラズマ処理の内容に応じて基板Ｇの向きを変えた場合であっても、オリエンテーションフラット４９の位置に対応していずれかの隙間嵌合部材４８が存在する。これにより、基板載置面１３ａのセラミックス溶射が削られるのを確実に防止することができる。仮に隙間嵌合部材４８がプラズマによって消耗しても、隙間嵌合部材４８は容易に交換することができるので、サセプタ１２のプラズマ耐性を容易に維持することができる。
本発明の実施の形態に係るリング状シールド部材としてのシールドリング１５によれば、シールドリング１５の各リング構成部品４１〜４４を構成する長尺体が締結部４７によってサセプタ１２へ締結されるが、全方位移動規制部４５によって各リング構成部品４１〜４４の全方位の移動が規制され、一方向移動許容部４６によって各リング構成部品４１〜４４の長手方向以外の移動が規制されるので、各リング構成部品４１〜４４の変形、移動を防止するために締結部４７の締結力を大きくする必要がない。また、各リング構成部品４１〜４４は全方位移動規制部４５を起点として長手方向へ変形、移動することができるので、熱膨張による内部応力が高まることがない。これにより、各リング構成部品４１〜４４の破損を防止することができる。
また、一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）の固定端４１ａ（４２ａ、４３ａ又は４４ａ）の端面が、隣接する他のリング構成部品４３（４４、４２又は４１）の自由端４３ｂ（４４ｂ、４２ｂ又は４１ｂ）の側面に当接し、一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）の自由端４１ｂ（４２ｂ、４３ｂ又は４４ｂ）の側面が、隣接する別のリング構成部品４４（４３、４１又は４２）の固定端４４ａ（４３ａ、４１ａ又は４２ａ）の端面に当接するように、各リング構成部品４１〜４４が組み合わせられているので、一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）の自由端４１ｂ（４２ｂ、４３ｂ又は４４ｂ）の端面が隣接する別のリング構成部品４４（４３、４１又は４２）と当接することがなく、一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）が熱膨張によって固定端に設けられた全方位移動規制部４５を起点として長手方向へ変形、移動する際、一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）の自由端４１ｂ（４２ｂ、４３ｂ又は４４ｂ）の端面が別のリング構成部品４４（４３、４１又は４２）を押すことがない。これにより、別のリング構成部品４４（４３、４１又は４２）は一のリング構成部品４１（４２、４３又は４４）の長手方向へ移動することがなく、その結果、シールドリング１５の各リング構成部品４１〜４４とサセプタ１２との間の隙間の発生を防止することができる。
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上述したシールドリング１５では、各リング構成部品４１〜４４の移動を規制するためにカラー４５ｃ，４６ｃが用いられたが、移動を規制するための部材はカラーに限られない。
図１０は、図２の本実施の形態に係るシールドリングの第１の変形例の構成を概略的に示す図であり、図１０（Ａ）は第１の変形例の平面図であり、図１０（Ｂ）は第１の変形例における全方位移動規制部のリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図１０（Ｃ）は第１の変形例における全方位移動規制部のリング構成部品の長手方向に関する断面図であり、図１０（Ｄ）は第１の変形例における一方向移動許容部のリング構成部品の長手方向に対して垂直な方向に関する断面図であり、図１０（Ｅ）は第１の変形例における一方向移動許容部のリング構成部品の長手方向に関する断面図である。
図１０（Ａ）において、シールドリング５０は、矩形の基板載置面１３ａの各辺に沿って配置された直方体状の長尺体からなる各リング構成部品５１〜５４の組合せ体で構成されている。
各リング構成部品５１〜５４は、固定端５１ａ〜５４ａに設けられる全方位移動規制部５５（第１の移動規制部）と、該全方位移動規制部５５から長手方向に離間して設けられる一方向移動許容部５６（第２の移動規制部）と、長手方向に沿って設けられる２つの締結部４７とを有する。
図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）において、全方位移動規制部５５は、フランジ部１３ｂに一部が埋設されてサセプタ１２に対して移動不能に設けられた直方体状のガイド５５ａ（第１のガイド）と、例えば、リング構成部品５１におけるフランジ部１３ｂとの接触面に設けられ、ガイド５５ａが遊合される直方体状の凹部であるガイド穴５５ｂ（第１のガイド穴）とを有する。リング構成部品５２〜５４の全方位移動規制部５５も同様の構成を有する。
全方位移動規制部５５では、ガイド５５ａの側面とガイド穴５５ｂの側面との隙間は全方位に亘ってほぼ一定値に設定される。本実施の形態では、ガイド５５ａの側面とガイド穴５５ｂの側面との隙間は、リング構成部品５１の全方位の移動を規制するように小さく設定される。具体的には、当該隙間は、第１の実施の形態における全方位移動規制部４５と同様に、例えば、０．０１〜０．２ｍｍ（例えば、リング構成部品の長手方向に関するガイド５５ａの両側の合計で０．０２〜０．４ｍｍ）に設定されるため、リング構成部品５１は全方位移動規制部５５の近傍にて殆ど移動することができない。
図１０（Ｄ）及び図１０（Ｅ）において、一方向移動許容部５６は、フランジ部１３ｂに一部が埋設されてサセプタ１２に対して移動不能に設けられた直方体状のガイド５６ａ（第２のガイド）と、例えば、リング構成部品５１におけるフランジ部１３ｂとの接触面に設けられ、ガイド５６ａが遊合される直方体状の凹部であるガイド穴５６ｂ（第２のガイド穴）とを有する。リング構成部品５２〜５４の一方向移動許容部５６も同様の構成を有する。
一方向移動許容部５６では、図１０（Ｅ）に示すように、ガイド穴５６ｂの長手方向に関する長さは、ガイド５６ａの長手方向に関する長さよりも大きく設定されるので、長手方向に関するガイド５６ａの側面とガイド穴５６ｂの側面との間に比較的大きな隙間、例えば、第１の実施の形態における一方向移動許容部４６と同様に、ガイド５５ａを挟んだ長手方向に関する両側の隙間を均等にした場合における片側で１．５〜２．５ｍｍの隙間が生じ、これにより、ガイド穴５６ｂが設けられたリング構成部品５１はガイド５６ａに対して長手方向に沿って相対的に移動可能となる。一方、垂直方向に関し、ガイド５６ａの側面とガイド穴５６ｂの側面との隙間は、リング構成部品５１の垂直方向への移動を規制するように小さく設定される。具体的には、当該隙間は、例えば、全方位移動規制部５５と同様に、例えば、０．０１〜０．２ｍｍ（例えば、垂直方向に関するガイド５５ａの両側の合計で０．０２〜０．４ｍｍ）に設定されるため、リング構成部品５１は一方向移動許容部５６の近傍にて垂直方向に関して殆ど移動することができない。すなわち、リング構成部品５１は一方向移動許容部５６の近傍にて長手方向のみに沿って移動可能となる。
以上より、第１の変形例では、リング構成部品５１が熱膨張する場合、リング構成部品５１が全方位移動規制部５５を起点として長手方向に移動する。リング構成部品５２〜５４も同様に全方位移動規制部５５を起点として長手方向に移動する。
上述したシールドリング１５では、各リング構成部品４１〜４４が１つの長尺体から構成されたが、各リング構成部品は複数の長尺体で構成されてもよい。
図１１は、図２の本実施の形態に係るシールドリングの第２の変形例の構成を概略的に示す平面図である。
図１１において、シールドリング５７は、矩形の基板載置面１３ａの各辺に沿って配置された直方体状の長尺体からなる各リング構成部品５８〜６１の組合せ体で構成されている。
各リング構成部品５８〜６１は、長手方向に沿って第１の長尺部材５８ａ〜６１ａ（第１の長尺部）及び第２の長尺部材５８ｂ〜６１ｂ（第２の長尺部）に分割され、例えば、リング構成部品５８において、全方位移動規制部４５は第１の長尺部材５８ａの長手方向に関する一端（固定端）５８ａａに設けられ、一方向移動許容部４６は第２の長尺部材５８ｂに設けられ、第１の長尺部材５８ａの長手方向に関する他端（当接端）５８ａｂは、第２の長尺部材５８ｂの長手方向に関する一端（当接端）５８ｂａと当接し、第１の長尺部材５８ａ及び第２の長尺部材５８ｂはそれぞれ２つ以上の締結部４７を備える。さらに、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、第１の長尺部材５８ａと第２の長尺部材５８ｂは互いの連結部においてボルト等の締結手段６２により互いに締結されており、また、連結部には相互の相対位置ずれを防止するためにピン穴６３に嵌合される位置決めピン６４（位置ずれ防止機構）が配される。なお、締結手段６２はボルトに限られず連結部を上下の面から挟持するようなものであってもよく、また、位置決めピン６４のみで第１の長尺部材５８ａ及び第２の長尺部材５８ｂの締結及び相対位置ずれの防止が実現できるのであれば締結手段を設けなくてもよい。これにより、リング構成部品を分割された長尺部材で構成しても、リング構成部品を一体部材で構成した場合（第１の実施の形態）と同様の効果を得ることができる。各リング構成部品５９〜６１も、リング構成部品５８と同様の構成を有する。
シールドリング５７では、第１の長尺部材５８ａの固定端５８ａａの端面は、隣接する第２の長尺部材６０ｂの長手方向に関する他端（自由端）６０ｂｂの側面に当接し、第２の長尺部材５８ｂの自由端５８ｂｂの側面が、隣接する第１の長尺部材６１ａの固定端６１ａａの端面に当接するように、リング構成部品５８が配置されている。一方、第２の長尺部材５８ｂの自由端５８ｂｂの端面は第１の長尺部材６１ａの固定端６１ａａに当接することがない。本実施の形態では、各リング構成部品５９〜６１もリング構成部品５８と同様に配置されており、リング構成部品５９及び６１は、それぞれ基板載置面１３ａの中心点に関してリング構成部品５８及び６０と点対象となるように配置されている。
シールドリング５７では、例えば、リング構成部品５８が熱膨張する場合、第１の長尺部材５８ａは熱膨張に起因して移動し、第２の長尺部材５８ｂは熱膨張及び第１の長尺部材５８ａの移動に起因して移動するが、第１の長尺部材５８ａは全方位移動規制部４５を起点として長手方向に移動し、第２の長尺部材５８ｂは一方向移動許容部４６によって移動方向を規制されて長手方向に移動する。リング構成部品５９〜６１でも同様に、第１の長尺部材５９ａ〜６１ａが全方位移動規制部４５を起点として長手方向に移動し、第２の長尺部材５９ｂ〜６１ｂが一方向移動許容部４６によって移動方向を規制されて長手方向に移動する。これにより、第１の長尺部材５８ａ〜６１ａ及び第１の長尺部材５８ａ〜６１ａにおいて熱膨張による内部応力が高まるのを防止することができる。
また、シールドリング５７では、第２の長尺部材５８ｂ（５９ｂ、６０ｂ又は６１ｂ）の自由端５８ｂｂ（５９ｂｂ、６０ｂｂ又は６１ｂｂ）の端面は第１の長尺部材６１ａ（６０ａ、５８ａ又は５９ａ）の固定端６１ａａ（６０ａａ、５８ａａ又は５９ａａ）に当接することがない。これにより、別のリング構成部品６１（６０、５８又は５９）は一のリング構成部品５８（５９、６０又は６１）の長手方向へ移動することがなく、その結果、シールドリング５７の各リング構成部品５８〜６１とサセプタ１２との間の隙間の発生を防止することができる。
さらに、シールドリング５７では、各リング構成部品５８〜６１が第１の長尺部材５８ａ〜６１ａ及び第２の長尺部材５８ｂ〜６１ｂに分割されるため、作業者が取り扱い部材の大きさが不必要に大きくなるのを防止して作業性が悪化するのを防止することができるとともに、大型世代のＦＰＤ製造装置、例えば第７世代のＦＰＤ基板より大きい基板を扱う装置については一体成形によるシールド部材の製作が困難であるが、本発明をシールド部材に適用することで、従来までの小型のＦＰＤ製造装置に用いられた一体成形によるシールド部材が奏する効果と同様の効果を得ることができる。
Ｇ 基板
１０ 基板処理装置
１１ チャンバ
１２ サセプタ
１３ａ 基板載置面
１３ｂ フランジ部
１５ シールドリング
４１〜４４、５１〜５４、５８〜６１ リング構成部品
４１ａ〜４４ａ、５１ａ〜５４ａ、５８ａａ〜６１ａａ 固定端
４１ｂ〜４４ｂ、５１ｂ〜５４ｂ、５８ｂｂ〜６１ｂｂ 自由端
４５、５５ 全方位移動規制部
４５ｂ、４６ｂ カラー穴
４５ｃ、４６ｃ カラー
４５ｄ、４６ｄ ボルト
４６、５６ 一方向移動許容部
４７ 締結部
４８ 隙間嵌合部材
５５ａ、５６ａ ガイド
５５ｂ、５６ｂ ガイド穴
５８ａ〜６１ａ 第１の長尺部材
５８ｂ〜６１ｂ 第２の長尺部材

Claims (8)

  1. 矩形の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の処理室内で前記基板を載置する基板載置台の矩形の載置面の周囲を囲むように設けられたリング状シールド部材の構成部品であって、
    前記矩形の載置面の一辺に沿って配置される絶縁性の長尺体からなり、
    該長尺体の長手方向に関する一端に設けられて前記構成部品の全方位の移動を規制する第１の移動規制部と、前記第１の移動規制部から前記長手方向に離間して設けられて前記構成部品の前記長手方向以外の移動を規制する第２の移動規制部と、前記構成部品を前記基板載置台へ締結する少なくとも１つの締結部とを備えることを特徴とするリング状シールド部材の構成部品。
  2. 前記第１の移動規制部は、円筒状の第１のカラーと、該第１のカラーが遊合され、該遊合された第１のカラーの中心軸に垂直な面に関して円形の断面を有する第１のカラー穴と、該第１のカラー穴に遊合された前記第１のカラーを前記基板載置台へ向けて押圧する第１のボルトとを有し、前記第１のカラーの側面と前記第１のカラー穴の側面との隙間は、前記構成部品の全方位の移動を規制するように小さく設定され、
    前記第２の移動規制部は、円筒状の第２のカラーと、該第２のカラーが遊合され、該遊合された第２のカラーの中心軸に垂直な面に関して長円形の断面を有する第２のカラー穴と、該第２のカラー穴に遊合された前記第２のカラーを前記基板載置台へ向けて押圧する第２のボルトとを有し、前記第２のカラー穴における前記長円形の断面の長径は前記長手方向に沿うことを特徴とする請求項１記載のリング状シールド部材の構成部品。
  3. 前記第１の移動規制部は、前記基板載置台に対して移動不能に設けられた直方体状の第１のガイドと、該第１のガイドが遊合される直方体状の凹部である第１のガイド穴とを有し、前記第１のガイドの各側面と前記第１のガイド穴の各側面との隙間は、前記構成部品の全方位の移動を規制するように小さく設定され、
    前記第２の移動規制部は、前記基板載置台に対して移動不能に設けられた直方体状の第２のガイドと、該第２のガイドが遊合される直方体状の凹部である第２のガイド穴とを有し、前記第２のガイド穴の前記長手方向に関する長さは、前記第２のガイドの前記長手方向に関する長さよりも大きく設定されることを特徴とする請求項１記載のリング状シールド部材の構成部品。
  4. 前記長尺体は、前記長手方向に沿って第１の長尺部及び第２の長尺部に分割され、
    前記第１の移動規制部は前記第１の長尺部の前記長手方向に関する一端に設けられ、前記第２の移動規制部は前記第２の長尺部に設けられ、前記第１の長尺部の前記長手方向に関する他端は、前記第２の長尺部の前記長手方向に関する一端と当接し、前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部はそれぞれ前記締結部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリング状シールド部材の構成部品。
  5. 前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部は互いに接合され、前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部の連結部に前記第１の長尺部及び前記第２の長尺部の相対位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を有することを特徴とする請求項４記載のリング状シールド部材の構成部品。
  6. 矩形の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の処理室内で前記基板を載置する基板載置台の矩形の載置面の周囲を囲むように配置されるリング状シールド部材であって、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリング状シールド部材の構成部品の組合せ体からなり、
    一の前記構成部品の前記長手方向に関する一端の端面が、隣接する他の前記構成部品の前記長手方向に関する他端の側面に当接し、前記一の前記構成部品の前記長手方向に関する他端の側面が、前記隣接する他の前記構成部品とは異なる隣接する別の前記構成部品の前記長手方向に関する一端の端面に当接するように、各前記構成部品が組み合わせられていることを特徴とするリング状シールド部材。
  7. 前記矩形の載置面の各角部にはそれぞれ平面による面取り処理が施され、各前記角部における面取り面と、一の前記構成部品の一端の端面及び隣接する他の前記構成部品の他端の側面の接合部とで構成される三角柱状の隙間を埋める三角柱状の隙間嵌合部材を、前記構成部品とは別に備えることを特徴とする請求項６記載のリング状シールド部材。
  8. 請求項６又は７記載のリング状シールド部材を備えることを特徴とする基板載置台。
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