JP5308679B2 - シール機構、シール溝、シール部材及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール機構、シール溝、シール部材及び基板処理装置に関し、特に、内部が真空且つ内壁が高温に維持された処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって基板に処理を施す基板処理装置が有するシール機構に関する。

基板としての半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）にプラズマ処理、例えばエッチング処理を施す基板処理装置は、ウエハを収容する内部が減圧可能な処理室（以下、「チャンバ」という。）を有する。チャンバはアルミニウムからなり、チャンバの内壁の殆どはアルマイトによって被覆されている。この基板処理装置では、チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化して、該プラズマによってウエハにエッチング処理を施す。また、基板処理装置はチャンバ内を外部からシールするシール機構を有する（例えば、特許文献１参照。）。

近年、ウエハ上に形成される半導体デバイスの高集積化を実現するために、多層構造を有する半導体デバイスが開発されている。この多層構造を有する半導体デバイスの製造工程では、スループット向上の観点から、同一チャンバ内でウエハにエッチング処理を繰り返し行っている。エッチング処理を繰り返し行うと、チャンバの内壁や各構成部品（以下、「チャンバの内壁等」という。）の表面にデポが付着する。このデポの付着を抑制するために、基板処理装置はチャンバの内壁等を加熱する加熱機構を有し、チャンバの内壁等の温度を上昇させてチャンバの内壁等の表面に到達した反応生成物や処理ガスを気化させることによってデポの付着を抑制する。

ところで、基板処理装置が有するシール機構は、チャンバ内を外部からシールするためチャンバの側壁及びチャンバの上蓋の間等に配設される。このシール機構は、通常、Ｏリングからなるシール部材と、アルマイトで覆われたＯリングと接するシール面とを備える。上述したようにチャンバの内壁等は加熱機構によって加熱されるため、チャンバの内壁等と同様にシール機構の温度も上昇する。一般にアルマイトは耐熱性が低いため、シール機構の温度が上昇するとシール面のアルマイトにクラックが生じる。クラックが生じると、Ｏリングとシール面とによるシールが困難になるため、チャンバ内への大気のリーク量が増加する。

そこで、シール機構の温度上昇によるリーク量増加の問題に対応するため、シール面からアルマイトを除去して熱によるクラックが生じないアルミニウムを剥き出しにし、該アルミニウムのシール面とＯリングとを接触させることが提案されている。これにより、温度が上昇してもＯリングとシール面とによるシールを維持することができ、チャンバ内への大気のリーク量の増加を防止することができる。
特開２００６−３４２３８６号公報

しかしながら、シール面においてアルミニウムを剥き出しにすると、メンテナンス時の大気開放によってその表面に吸着した水分と、チャンバ内に供給された処理ガスや反応生成物とが反応して生成された溶液によって、アルミニウムの表面に腐食が発生する。アルミニウムの表面に腐食が発生すると、シール面の形状及び強度が損なわれるため、腐食の発生を防止する必要がある。

また、基板処理装置では、エッチング処理を繰り返す内に、チャンバの内壁等のアルマイトに電荷が蓄積されるが、チャンバの内壁等の近傍にアルミニウムが剥き出しとなったシール面が存在している場合、電荷が蓄積されるアルマイトがブレイクすると、蓄積された電荷に起因する、シール面へ向けた異常放電（アーキング）が発生する。異常放電はパーティクルを発生させ、またはＯリングを損傷させることがあるため、異常放電の発生を防止する必要がある。

本発明の目的は、腐食・異常放電の発生を防止することができるシール機構、シール溝、シール部材及び基板処理装置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記載のシール機構は、互いに対向する面を有する第１及び第２の構造部材の間に配されるシール機構であって、前記第１の構造部材における第１の対向面に形成された第１のシール溝と、該第１のシール溝に収容されて一部が前記第１の対向面から突出する第１のシール部材と、前記第２の構造部材における第２の対向面に形成された第２のシール溝と、該第２のシール溝に収容されて一部が前記第２の対向面から突出する第２のシール部材とを備え、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とは互いに圧接し、前記第１のシール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記第１のシール部材が圧接する第１のシール面と、前記第１の対向面及び前記第１のシール面の間に配される第１の遮断面とを有し、前記第１のシール部材は、該第１のシール部材が前記第１のシール溝に収容されるときに、前記第１の遮断面を覆う第１の被覆部を有し、前記第２のシール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記第２のシール部材が圧接する第２のシール面と、前記第２の対向面及び前記第２のシール面の間に配される第２の遮断面とを有し、前記第２のシール部材は、該第２のシール部材が前記第２のシール溝に収容されるときに、前記第２の遮断面を覆う第２の被覆部を有することを特徴とする。

請求項２記載のシール機構は、請求項１記載のシール機構において、前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材は、フッ素系ゴムからなることを特徴とする。

請求項３記載のシール機構は、請求項２記載のシール機構において、前記フッ素系ゴムは、ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭであることを特徴とする。

請求項４記載のシール機構は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシール機構において、前記第１の遮断面及び前記第２の遮断面は、テーパ面からなることを特徴とする。

請求項５記載のシール機構は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシール機構において、前記第１のシール溝は前記収容された第１のシール部材を保持する第１の保持部を有し、前記第２のシール溝は前記収容された第２のシール部材を保持する第２の保持部を有することを特徴とする。

請求項６記載のシール機構は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシール機構において、前記第２のシール部材における前記第１のシール部材との圧接面は、曲面形状を呈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７記載のシール機構は、互いに対向する面を有する第１及び第２の構造部材の間に配されるシール機構であって、前記第１の構造部材における第１の対向面に形成されたシール溝と、該シール溝に収容されて一部が前記第１の対向面から突出するシール部材とを備え、前記シール部材と前記第２の構造部材の第２の対向面とは互いに圧接し、前記シール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記シール部材が圧接するシール面と、前記第１の対向面及び前記シール面の間に配される遮断面とを有し、前記シール部材は、該シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記遮断面を覆う被覆部を有することを特徴とする。

請求項８記載のシール機構は、請求項７記載のシール機構において、前記第２の対向面はセラミックからなることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項９記載のシール溝は、構造部材の所定面に形成され、シール部材を収容するシール溝であって、アルミニウムが露出し且つ前記シール部材が圧接するシール面と、前記所定面及び前記シール面の間に配される遮断面とを有し、該遮断面は、前記シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記シール部材の被覆部によって覆われることを特徴とする。

請求項１０記載のシール溝は、請求項９記載のシール溝において、前記収容されたシール部材を保持する保持部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１１記載のシール部材は、構造部材の所定面に形成されたシール溝に収容されるシール部材であって、該シール部材は被覆部を有し、前記シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記シール部材は前記シール溝が有するアルミニウムが露出するシール面に圧接するとともに、前記被覆部は前記シール溝が有する前記所定面及び前記シール面の間に配される遮断面を覆うことを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１２記載の基板処理装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシール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１３記載の基板処理装置は、請求項９又は１０記載のシール溝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１４記載の基板処理装置は、請求項１１記載のシール部材を有することを特徴とする。

請求項１記載のシール機構によれば、アルミニウムが露出する第１のシール面に第１のシール部材が圧接し、且つアルミニウムが露出する第２のシール面に第２のシール部材が圧接するとともに、第１のシール面及び第１の対向面の間に配された第１の遮断面を第１のシール部材の第１の被覆部が覆い、且つ第２のシール面及び第２の対向面の間に配された第２の遮断面を第２のシール部材の第２の被覆部が覆うので、第１のシール面が第１のシール溝の外から遮断され、且つ第２のシール面が第２のシール溝の外から遮断される。その結果、第１及び第２のシール溝の外に供給された処理ガスや反応生成物の第１及び第２のシール面への到達を防止することができる。さらに、アルミニウムが露出する第１のシール溝の表面がシール機構近傍のアルマイトから遮断され、アルミニウムが露出する第２のシール溝の表面がシール機構近傍のアルマイトから遮断される。その結果、電荷が蓄積したアルマイトがブレイク（絶縁破壊）しても、アルマイトに蓄積された電荷に起因する露出したアルミニウムへ向けた異常放電（アーキング）は発生しない。以上より、腐食・異常放電の発生を防止することができる。

請求項２記載のシール機構によれば、第１のシール部材及び第２のシール部材がフッ素系ゴムからなる。フッ素系ゴムはアルマイトと同等の耐電圧性があり、第１のシール部材及び第２のシール部材の厚さはアルマイト皮膜よりも厚い。したがって、第１のシール部材及び第２のシール部材の耐電圧性はアルマイト皮膜よりも高いので、第１のシール溝及び第２のシール溝の表面を十分に保護することができる。

請求項３記載のシール機構によれば、第１のシール部材及び第２のシール部材がＦＫＭ若しくはＦＦＫＭからなる。ＦＫＭやＦＦＫＭは優れた耐電圧性を有するので、第１のシール部材及び第２のシール部材の耐電圧性をアルマイト皮膜よりも確実に高くすることができる。

請求項４記載のシール機構によれば、第１の遮断面及び第２の遮断面がテーパ面からなるので、第１のシール溝及び第２のシール溝の形成を容易に行うことができる。

請求項５記載のシール機構によれば、第１のシール部材は第１の保持部に保持され、第２のシール部材は第２の保持部に保持される。これにより、第１のシール部材及び第２のシール部材の脱落を防止することができる。

請求項６記載のシール機構によれば、第２のシール部材における第１のシール部材との圧接面が曲面形状を呈するので、第１のシール部材及び第２のシール部材を部分的に接触させることによって高い接触圧を維持することができ、もってシール機構のシール性を向上させることができる。

請求項７記載のシール機構によれば、アルミニウムが露出するシール溝のシール面にシール部材が圧接し、第２の構造部材の第２の対向面にシール部材が圧接するとともに、シール面及び第１の対向面の間に配された遮断面をシール部材の被覆部が覆うので、上述した請求項１記載のシール機構と同様の効果を実現することができる。さらに、１つのシール溝及びシール部材とシール面とでシール機構が構成されるので、上述した請求項１記載のシール機構と比較して、シール機構の構成を簡素な構成とすることができる。

請求項８記載のシール機構によれば、第２の対向面がセラミックからなるので、第２の対向面をシール面として確実に機能させることができる。

請求項９記載のシール溝及び請求項１１記載のシール部材によれば、アルミニウムが露出するシール溝のシール面にシール部材が圧接し、シール面及び所定面の間に配された遮断面をシール部材の被覆部が覆うので、上述した請求項１記載のシール機構と同様の効果を実現することができる。

請求項１０記載のシール溝によれば、シール部材は保持部に保持される。これにより、シール部材の脱落を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係るシール機構を有する基板処理装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係るシール機構を有する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基板としての半導体ウエハにエッチング処理を施すように構成されている。

図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収容するチャンバ１１を有する。該チャンバ１１はアルミニウムからなり、チャンバ１１の内壁の殆どはアルマイトによって被覆されている。また、チャンバ１１は、円筒状の側壁１１ａと、円板状の上蓋１１ｂとを有し、側壁１１ａ及び上蓋１１ｂの間には、チャンバ１１内を外部（大気）からシールするシール機構１２が配設されている。また、チャンバ１１内にはウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１３が配置されている。基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１３の側面とによって、サセプタ１３上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する側方排気路１４が形成される。この側方排気路１４の途中には排気プレート１５が配置される。

排気プレート１５は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１５によって仕切られたチャンバ１１の上部（以下、「反応室」という。）１７にはプラズマが発生する。また、チャンバ１１の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１８にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１６が接続される。排気プレート１５は反応室１７に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１８への漏洩を防止する。

排気管１６にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰ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内のサセプタ１３には下部高周波電源１９が下部整合器２０を介して接続されており、該下部高周波電源１９は所定の高周波電力をサセプタ１３に供給する。これにより、サセプタ１３は下部電極として機能する。また、下部整合器２０は、サセプタ１３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１３への供給効率を最大にする。

サセプタ１３の上部には、静電電極板２１を内部に有する静電チャック２２が配置されている。静電チャック２２は或る直径を有する下部円板状部材の上に、該下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を呈する。なお、静電チャック２２はセラミックで構成されている。サセプタ１３にウエハＷを載置するとき、該ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上に配される。

また、静電チャック２２では、静電電極板２１に直流電源２３が電気的に接続されている。静電電極板２１に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２２側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２１及びウエハＷ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、ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上において吸着保持される。

また、静電チャック２２には、吸着保持されたウエハＷを囲うように、円環状のフォーカスリング２４が載置される。フォーカスリング２４は、導電性部材、例えば、シリコンからなり、反応室１７においてプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、エッチング処理の効率を向上させる。

また、サセプタ１３の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられる。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２６を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ１３は静電チャック２２を介してウエハＷ及びフォーカスリング２４を冷却する。

静電チャック２２における上部円板状部材上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２７が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２７は、伝熱ガス供給ライン２８を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔２７を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱を静電チャック２２に効果的に伝達する。

チャンバ１１の天井部には、サセプタ１３と対向するようにシャワーヘッド２９が配置されている。シャワーヘッド２９には上部整合器３０を介して上部高周波電源３１が接続されており、上部高周波電源３１は所定の高周波電力をシャワーヘッド２９に供給するので、シャワーヘッド２９は上部電極として機能する。なお、上部整合器３０の機能は上述した下部整合器２０の機能と同じである。

シャワーヘッド２９は、多数のガス穴３２を有する天井電極板３３と、該天井電極板３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、該クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。また、該クーリングプレート３４の内部にはバッファ室３６が設けられ、このバッファ室３６には処理ガス導入管３７が接続されている。シャワーヘッド２９は、処理ガス導入管３７からバッファ室３６へ供給された処理ガスを、ガス穴３２を介して反応室１７内へ供給する。

また、基板処理装置１０は、チャンバ１１内において、チャンバ１１の内壁等を加熱する加熱機構（図示しない）を有する。

この基板処理装置１０では、サセプタ１３及びシャワーヘッド２９に高周波電力を供給して、反応室１７内に高周波電力を印加することにより、該反応室１７内においてシャワーヘッド２９から供給された処理ガスを高密度のプラズマにしてウエハＷにエッチング処理を施す。

上述した基板処理装置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、図１におけるシール機構近傍の拡大断面図である。なお、図中左方がチャンバ１１の内部に相当し、図中右方がチャンバ１１の外部に相当する。したがって、以下、図中左方を「内部側」、図中右方を「外部側」と称する。

図２において、チャンバ１１の側壁１１ａにおける上蓋１１ｂと対向する上面３８は、約５０μｍの厚さのアルマイト皮膜３９によって覆われている。また、側壁１１ａの上面３８には、アルマイト皮膜３９及び側壁１１ａの一部が除去されて、アルミニウムが露出するシール溝４０が形成されている。該シール溝４０には、Ｏリング状のフッ素系ゴム（具体的には、フッ化ビニリデン系ゴム（ＦＫＭ）若しくはテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系ゴム（ＦＦＫＭ））からなるシール部材４１が収容されており、該シール部材４１の一部が側壁１１ａの上面３８から突出している。

チャンバ１１の上蓋１１ｂにおける側壁１１ａと対向する下面４２は、約５０μｍの厚さのアルマイト皮膜４３によって覆われている。また、上蓋１１ｂの下面４２には、アルマイト皮膜４３及び上蓋１１ｂの一部が除去されて、アルミニウムが露出するシール溝４４がシール溝４０に対向するように形成されている。該シール溝４４には、Ｏリング状のフッ素系ゴム（ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭ）からなるシール部材４５が収容されており、該シール部材４５の一部が上蓋１１ｂの下面４２から突出している。

また、シール溝４０，４４及びシール部材４１，４５は、上蓋１１ｂを側壁１１ａに載置する際、シール溝４０に収容したシール部材４１とシール溝４４に収容したシール部材４５とを互いに圧接させることにより、内部側を外部側からシールするシール機構１２を構成する。

また、上蓋１１ｂには、その下面４２における外部側において突出部１１ｃが形成されており、該突出部１１ｃの下面４２は、側壁１１ａの上面３８と当接している。これにより、シール機構１２における圧接の程度、具体的にはシール部材４１，４５の圧縮量が制限される。

図３は、シール機構の各構成要素の具体的形状を示す断面図である。

図３において、シール溝４０は、側壁１１ａの上面３８において開口し、開口部４６の幅Ｌ１が底部４７の幅Ｌ２と等しい収容溝４８と、該収容溝４８の底部４７において開口し、開口部４９の幅Ｌ３が底部５０の幅Ｌ４よりも小さい保持溝５１とを有している。保持溝５１の底部５０はアルミニウムが露出し、後述するようにシール面として機能する。

シール部材４１は、図中左右方向の幅Ｌ５が収容溝４８の開口部４６及び底部４７の幅Ｌ１，Ｌ２と略等しい断面形状が矩形の被覆部５２と、該被覆部５２の下面において突出する断面形状が略楕円形の突出部５３とを有している。

シール部材４１がシール溝４０に収容される際、シール部材４１の突出部５３はシール溝４０の保持溝５１内に進入する。保持溝５１内に進入した突出部５３は、図２に示すように、保持溝５１内において変形し、そのときに発生する復元力により、シール部材４１はシール溝４０に保持される。これにより、シール部材４１の脱落が防止される。また、シール部材４１がシール部材４５と圧接するとき、反力によってシール部材４１の突出部５３は保持溝５１の底部５０に圧接されるとともに、シール部材４１の被覆部５２は収容溝４８の底部４７に当接される。底部４７は底部５０及び側壁１１ａの上面３８の間に配されるため、シール部材４１の被覆部５２が底部４７を覆うと底部５０がシール溝４０の外から遮断される。したがって、収容溝４８の底部４７は遮断面として機能する。

シール溝４４は、上蓋１１ｂの下面４２において開口し、開口部５４の幅Ｌ６が底部５５の幅Ｌ７と等しい収容溝５６と、該収容溝５６の底部５５において開口し、開口部５７の幅Ｌ８が底部５８の幅Ｌ９よりも小さい保持溝５９とを有している。保持溝５９の底部５８はアルミニウムが露出し、後述するようにシール面として機能する。

シール部材４５は、図中左右方向の幅Ｌ１０が収容溝５６の開口部５４及び底部５５の幅Ｌ６，Ｌ７と略等しい断面形状が略矩形の被覆部６０と、該被覆部６０の上面において突出する断面形状が略楕円形の突出部６１とを有している。また、被覆部６０の下面は曲面状に突出している。

シール部材４５がシール溝４４に収容される際、シール部材４５の突出部６１はシール溝４４の保持溝５９内に進入する。保持溝５９内に進入した突出部６１は、図２に示すように、保持溝５９内において変形し、そのときに発生する復元力により、シール部材４５はシール溝４４に保持される。これにより、シール部材４５の脱落が防止される。また、シール部材４５がシール部材４１と圧接するとき、反力によってシール部材４５の突出部６１は保持溝５９の底部５８に圧接されるとともに、シール部材４５の被覆部６０は収容溝５６の底部５５に当接される。底部５５は底部５８及び上蓋１１ｂの下面４２の間に配されるため、シール部材４５の被覆部６０が底部５５を覆うと底部５８がシール溝４４の外から遮断される。したがって、収容溝５６の底部５５は遮断面として機能する。

本実施の形態によれば、アルミニウムが露出するシール溝４０，４４の底部５０，５８にシール部材４１，４５の突出部５３，６１が圧接するとともに、保持溝５１の底部５０及び側壁１１ａの上面３８の間に配された収容溝４８の底部４７をシール部材４１の被覆部５２が覆い、且つ保持溝５９の底部５８及び上蓋１１ｂの下面４２の間に配された収容溝５６の底部５５をシール部材４５の被覆部６０が覆うので、シール面として機能する底部５０，５８がチャンバ１１内から遮断される。その結果、チャンバ１１内に供給された処理ガスや反応生成物のシール面として機能する底部５０，５８への到達を防止することができる。さらに、収容溝４８，５６をシール部材４１，４５の被覆部５２，６０が覆うので、アルミニウムが露出するシール溝４０，４４の表面がシール機構１２近傍のアルマイト皮膜３９，４３から遮断される。その結果、電荷が蓄積したアルマイト皮膜３９，４３がブレイク（絶縁破壊）しても、アルマイトに蓄積された電荷に起因する露出したアルミニウムへ向けた異常放電（アーキング）は発生しない。以上より、シール面として機能する底部５０，５８の腐食の発生を防止することができるとともに、シール機構１２近傍での異常放電の発生を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、シール部材４１，４５がフッ素系ゴム（ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭ）からなる。フッ素系ゴム（ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭ）はアルマイトと同等の耐電圧性があり、その厚さはアルマイト皮膜よりも厚い。したがって、シール部材４１，４５の耐電圧性はアルマイト皮膜よりも高いので、シール溝４０，４４の表面を十分に保護することができる。

また、本実施の形態によれば、シール部材４５の被覆部６０の下面が曲面形状を呈するので、シール部材４１及びシール部材４５を部分的に接触させることによって高い接触圧を維持することができ、もってシール機構１２のシール性を向上させることができる。

また、シール機構１２は、図４（Ａ）に示すように、収容溝４８，５６の側面がアルマイト皮膜６２，６３によって覆われていてもよい。これにより、アルミニウムが露出する収容溝４８，５８の側面の腐食の発生を確実に防止することができる。

また、上述したシール機構１２は収容溝４８，５６を有したが、図４（Ｂ）に示すように、シール機構１２は収容溝４８，５６の代わりにテーパ面６４，６５を有してもよい。テーパ面６４，６５はアルマイト皮膜６６，６７によって覆われている。また、テーパ面６４は、側壁１１ａの上面３８と保持溝５１の底部５０との間に配され、テーパ面６５は、上蓋１１ｂの下面４２と保持溝５９の底部５８との間に配され、これらテーパ面６４，６５は、上述した遮断面として機能する底部４７，５５と同様の機能を有する。また、シール部材４１の被覆部５２の下面はテーパ面６４に対応してテーパ形状を呈しており、シール部材４５の被覆部６０の上面も同様にテーパ面６５に対応してテーパ形状を呈している。この場合、シール溝４０，４４の形成を容易に行うことができる。

また、上述したシール機構１２は開口部４９の幅Ｌ３が底部５０の幅Ｌ４よりも小さい保持溝５１や開口部５７の幅Ｌ８が底部５８の幅Ｌ９よりも小さい保持溝５９を有したが、図５（Ａ）に示すように、シール機構１２は保持溝５１，５９の代わりに開口部の幅が底部の幅と等しい角溝６８，６９を有してもよい。この場合においても、シール部材４１，４５の突出部５３，６１は角溝６８，６９内に進入すると、突出部５３，６１は角溝６８，６９内において若干変形し、そのときに発生する復元力により、シール部材４１，４５は角溝６８，６９によって保持される。角溝６８，６９は保持溝５１，５９よりも容易に形成することができるので、シール溝４０，４４の形成を容易に行うことができる。

また、上述したシール機構１２は保持溝５１，５９や角溝６８，６９を有したが、シール部材４１，４５をシール溝４０，４４に保持させる必要がない場合は、図５（Ｂ）に示すように、シール溝４０，４４が収容溝４８，５６のみを有してもよい。また、シール部材４１，４５は被覆部５２，６０のみを有する。この場合、シール溝４０，４４及びシール部材４１，４５の形成を容易に行うことができる。

また、上述した本実施の形態では、本発明に係るシール機構がチャンバの側壁及びチャンバの上蓋の間に配設されている場合について説明したが、本発明に係るシール機構を配設可能な箇所はこれに限らず、凡そ、デポ付着を抑制するために加熱される箇所、例えば排気系に配設してもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るシール機構について説明する。

本実施の形態に係るシール機構は、基板処理装置において配設される箇所やシール溝及びシール部材を１つだけ有する点が第１の実施の形態と異なるのみであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

図６は、本実施の形態に係るシール機構の構成を概略的に示す断面図である。なお、図中左方がチャンバ１１の内部に相当し、図中右方がチャンバ１１の外部に相当する。したがって、以下、図中左方を「内部側」、図中右方を「外部側」と称する。

図６において、構造部材７０はアルミニウムからなり、構造部材７０における構造部材７１と対向する上面７２は、アルマイト皮膜７３によって覆われている。また、構造部材７０の上面７２には、アルミニウムが露出するシール溝７４が形成されている。該シール溝７４にはＯリング状のフッ素系ゴム（ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭ）からなるシール部材７５が収容されている。

また、シール溝７４は、構造部材７０の上面７２において開口する収容溝７６と、該収容溝７６の底部７７において開口する保持溝７８とを有している。保持溝７８の底部７９はアルミニウムが露出し、後述するようにシール面として機能し、収容溝７６の底部７７は、後述するように遮断面として機能する。

また、シール部材７５は、断面形状が略矩形の被覆部８０と、該被覆部８０の下面において突出する突出部８１とを有している。また、被覆部８０の上面は曲面状に突出している。

構造部材７１における構造部材７０と対向する下面８２は、耐熱性、耐電圧性及び耐腐食性が高い材料、例えばセラミックからなる。下面８２は、後述するようにシール面として機能する。また、構造部材７１には、その下面８２における外部側において突出部８３が形成されており、該突出部８３の下面８２は、構造部材７０の上面７２と当接している。

また、シール溝７４、シール部材７５及び構造部材７１の下面８２は、シール溝７４に収容したシール部材７５と下面８２とを互いに圧接させることにより、内部側を外部側からシールするシール機構８４を構成する。

シール部材７５が構造部材７１の下面８２と圧接するとき、反力によってシール部材７５の突出部８１は保持溝７８の底部７９に圧接されるとともに、シール部材７５の被覆部８０は収容溝７６の底部７７に圧接される。底部７７は底部７９及び構造部材７０の上面７２の間に配されるため、シール部材７５の被覆部８０が底部７７を覆うと底部７９がシール溝７４の外から遮断される。

本実施の形態によれば、アルミニウムが露出するシール溝７４の底部７９にシール部材７５の突出部８１が圧接し、セラミックからなる構造部材７１の下面８２にシール部材７５の被覆部８０が圧接するとともに、保持溝７８の底部７９及び構造部材７０の上面７２の間に配された収容溝７６の底部７７をシール部材７５の被覆部８０が覆うので、上述した第１の実施の形態と同様の効果を実現することができる。

また、本実施の形態によれば、１つのシール溝及びシール部材とセラミックからなるシール面とでシール機構が構成されるので、上述した第１の実施の形態と比較して、シール機構の構成を簡素な構成とすることができる。

上述した各実施の形態では、基板処理装置が半導体デバイス製造装置としてのエッチング処理装置である場合について説明したが、本発明が適用可能な基板処理装置はこれに限らず、他のプラズマを用いる半導体デバイス製造装置、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）等を用いる成膜処理装置であってもよい。さらには、イオン注入処理装置、真空搬送装置、熱処理装置、分析装置、電子加速器、ＦＰＤ（Flat Panel Display）製造装置、太陽電池製造装置、又は物理量分析装置としてのエッチング処理装置、成膜処理装置等の基板処理装置であれば本発明を適用可能である。

なお、上述した各実施の形態では、基板が半導体ウエハであったが、基板はこれに限らず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るシール機構を有する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１におけるシール機構近傍の拡大断面図である。 シール機構の各構成要素の具体的形状を示す断面図である。 シール機構の構成の変形例を概略的に示す断面図であり、（Ａ）は、収容溝の側面がアルマイト皮膜によって覆われる場合を示し、（Ｂ）は、収容溝の代わりにテーパ面を有する場合を示す。 シール機構の構成の変形例を概略的に示す断面図であり、（Ａ）は、保持溝の代わりに角溝を有する場合を示し、（Ｂ）は、収容溝のみを有する場合を示す。 本発明の第２の実施の形態に係るシール機構の構成を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１０ 基板処理装置
１１ チャンバ
１１ａ 側壁
１１ｂ 上蓋
１２，８４ シール機構
３９，４３，６２，６３，６６，６７，７３ アルマイト皮膜
４０，４４，７４ シール溝
４１，４５，７５ シール部材
４８，５６，７６ 収容溝
５１，５９，７８ 保持溝
５２，６０，８０ 被覆部
５３，６１，８１ 突出部
７０，７１ 構造部材

Claims (14)

1. 互いに対向する面を有する第１及び第２の構造部材の間に配されるシール機構であって、
   前記第１の構造部材における第１の対向面に形成された第１のシール溝と、
   該第１のシール溝に収容されて一部が前記第１の対向面から突出する第１のシール部材と、
   前記第２の構造部材における第２の対向面に形成された第２のシール溝と、
   該第２のシール溝に収容されて一部が前記第２の対向面から突出する第２のシール部材とを備え、
   前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とは互いに圧接し、
   前記第１のシール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記第１のシール部材が圧接する第１のシール面と、前記第１の対向面及び前記第１のシール面の間に配される第１の遮断面とを有し、
   前記第１のシール部材は、該第１のシール部材が前記第１のシール溝に収容されるときに、前記第１の遮断面を覆う第１の被覆部を有し、
   前記第２のシール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記第２のシール部材が圧接する第２のシール面と、前記第２の対向面及び前記第２のシール面の間に配される第２の遮断面とを有し、
   前記第２のシール部材は、該第２のシール部材が前記第２のシール溝に収容されるときに、前記第２の遮断面を覆う第２の被覆部を有することを特徴とするシール機構。
2. 前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材は、フッ素系ゴムからなることを特徴とする請求項１記載のシール機構。
3. 前記フッ素系ゴムは、ＦＫＭ若しくはＦＦＫＭであることを特徴とする請求項２記載のシール機構。
4. 前記第１の遮断面及び前記第２の遮断面は、テーパ面からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシール機構。
5. 前記第１のシール溝は前記収容された第１のシール部材を保持する第１の保持部を有し、
   前記第２のシール溝は前記収容された第２のシール部材を保持する第２の保持部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシール機構。
6. 前記第２のシール部材における前記第１のシール部材との圧接面は、曲面形状を呈することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシール機構。
7. 互いに対向する面を有する第１及び第２の構造部材の間に配されるシール機構であって、
   前記第１の構造部材における第１の対向面に形成されたシール溝と、
   該シール溝に収容されて一部が前記第１の対向面から突出するシール部材とを備え、
   前記シール部材と前記第２の構造部材の第２の対向面とは互いに圧接し、
   前記シール溝は、アルミニウムが露出し且つ前記シール部材が圧接するシール面と、前記第１の対向面及び前記シール面の間に配される遮断面とを有し、
   前記シール部材は、該シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記遮断面を覆う被覆部を有することを特徴とするシール機構。
8. 前記第２の対向面はセラミックからなることを特徴とする請求項７記載のシール機構。
9. 構造部材の所定面に形成され、シール部材を収容するシール溝であって、
   アルミニウムが露出し且つ前記シール部材が圧接するシール面と、
   前記所定面及び前記シール面の間に配される遮断面とを有し、
   該遮断面は、前記シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記シール部材の被覆部によって覆われることを特徴とするシール溝。
10. 前記収容されたシール部材を保持する保持部を有することを特徴とする請求項９記載のシール溝。
11. 構造部材の所定面に形成されたシール溝に収容されるシール部材であって、
    該シール部材は被覆部を有し、
    前記シール部材が前記シール溝に収容されるときに、前記シール部材は前記シール溝が有するアルミニウムが露出するシール面に圧接するとともに、前記被覆部は前記シール溝が有する前記所定面及び前記シール面の間に配される遮断面を覆うことを特徴とするシール部材。
12. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシール機構を有することを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項９又は１０記載のシール溝を有することを特徴とする基板処理装置。
14. 請求項１１記載のシール部材を有することを特徴とする基板処理装置。

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