JP6483259B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面をスパッタする処理を行う基板処理装置に関する。

薄型の樹脂製基板に対して各種の処理を行う基板処理装置が知られている。基板処理装置は、例えば、基板の表面を洗浄する洗浄部と、洗浄された基板の表面に金属膜を形成する成膜部とを備えている。洗浄部は、例えば、基板の表面をスパッタすることによって、基板の表面における付着物を除去する。また、基板処理装置は、洗浄部と成膜部との間において基板を搬送する搬送部を備え、搬送部は、基板をほぼ鉛直方向に沿って立てた状態で搬送する。

洗浄部は、接地された真空槽を備えている。真空槽の内部では、搬送部によって支持された基板がステージに接触した状態でステージに高周波電圧が印加される。これにより、基板を含むステージがカソードとして機能し、真空槽のうちカソードと対向する部分がアノードとして機能する。そして、チャンバ内に供給されたガスから基板の周囲にプラズマが生成され、プラズマ中の正イオンによって基板の表面がスパッタされる。それによって、基板の表面が洗浄される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１４８７３６号公報

ところで、基板がスパッタされるとき、接地電位を有する真空槽の一部に搬送部は接している。従って、接地電位を有する搬送部と、高周波電圧が印加されたステージとが容量結合する結果、高周波電圧の一部はプラズマの生成に寄与することなく消費される。それゆえに、上述した基板処理装置では、単位電力当たりのプラズマの密度が高まりにくく、結果として、付着物を除去する速度も高まりにくい。

なお、上述した搬送部によって基板を支持する基板処理装置に限らず、基板をほぼ水平な状態で支持する支持部を備える構成においても、搬送部を備える基板処理装置と同様、ステージに印加された高周波電圧の一部が、プラズマの生成に寄与することなく消費される。また、ステージに印加される電圧が高周波電圧以外の電圧、例えば、直流電圧などであっても、高周波電圧が印加された場合と同様、電圧の一部がプラズマの生成に寄与することなく消費される。

本発明は、消費電力当たりのスパッタ効率を高めることができる基板処理装置を提供することを目的とする。

一態様による基板処理装置は、接地された筐体と、前記筐体内に位置するとともに基板を支持するように構成され、プラズマを生成するための電圧が印加されるカソードステージと、前記筐体に固定されたアノードユニットとを備える。前記アノードユニットは、前記筐体内に位置するとともに複数の第１貫通孔を含む第１プレートと、前記第１プレートと前記カソードステージとの間に位置するとともに前記第１貫通孔よりも大きい複数の第２貫通孔を含む第２プレートとを含む。基板処理装置はさらに、前記第１プレートに向けてガスを供給するガス供給部を備える。前記第１プレートは、前記複数の第１貫通孔を通じて前記ガスを流すことによって、前記ガスを前記第１プレートの面方向へ拡散させるように構成されている。前記第２プレートは、前記第１貫通孔を通過した前記ガスを前記複数の第２貫通孔を通じて前記第２プレートと前記カソードステージとの間に流すように構成されている。前記複数の第２貫通孔は、各第２貫通孔の内部におけるプラズマの発光強度が、前記第２プレートと前記カソードステージとの間に生成されるプラズマよりも高められる形状を有している。

上記基板処理装置によれば、第１プレートを介して第２プレートにガスが供給されている状態でカソードステージに電圧が印加されると、アノードユニットとカソードステージとの間に生成されるプラズマに加え、第２プレートに形成された各第２貫通孔の内部にもプラズマを生成することができる。これにより、筐体内におけるプラズマの密度が高まり、基板に向けて飛行する荷電粒子の密度も高まる。結果として、消費電力当たりのスパッタ速度が高まる。

一実施形態において、前記第２プレートは、前記第１プレートと対向する位置に配置される。この場合、上記基板処理装置は、前記第１プレートと前記第２プレートとの間の空間領域を前記第１プレートの周方向の全体にわたり閉じる閉塞部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、第１プレートと第２プレートとの間の空間領域の周囲が閉塞部によって閉じられるため、各第２貫通孔の内部における圧力を容易に高めることができる。
一実施形態において、上記基板処理装置は、前記第１プレートと前記アノードユニット内における前記筐体の内壁との間の空間領域を、前記第１プレートの周方向の全体にわたり前記アノードユニットの外部から区画する区画部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、第１プレートと筐体の内壁との間の空間領域の周囲が区画部によって区画されるため、第１プレートに向けて供給されたガスは、第１貫通孔を通じて、第１プレートと第２プレートとの間の空間へ流れやすくなる。ひいては、第２貫通孔の内部における圧力を容易に高めることができる。

一実施形態において、前記複数の第２貫通孔の各々は円形孔状に形成され、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の直径を有することが好ましい。
この構成によれば、第２貫通孔の内部において密度の高いプラズマが生成されやすくなる。

一実施形態において、前記複数の第１貫通孔の各々は円形孔状に形成され、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の直径を有することが好ましい。
この構成によれば、第２貫通孔に入り込んだプラズマが第１貫通孔にまで入り込むことが抑えられるため、第１プレートに必要とされるプラズマ耐性を軽減することが可能でもある。

一実施形態における基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図１の基板処理装置が備える洗浄チャンバの概略構成を示す側面図である。 図２の洗浄チャンバが備えるアノードユニットを示す拡大断面図である。 図３のアノードユニットが備える第１プレートの一部を示す拡大平面図である。 図３のアノードユニットが備える第２プレートの一部を示す拡大平面図である。 図４に示す第１プレートの部分拡大断面図である。 図５に示す第２プレートの部分拡大断面図である。 基板処理装置の作用を説明するための洗浄チャンバの側面図である。 基板処理装置の作用を説明するためのアノードユニットの断面図である。 変形例における各プレートの貫通孔の形状を示す平面図である。 別の変形例における各プレートの貫通孔の形状を示す平面図である。

図１から図９を参照して、基板処理装置の一実施形態を説明する。以下では、基板処理装置の構成、基板処理装置が備える洗浄チャンバの構成、洗浄チャンバの作用、および、実施例を順に説明する。

［基板処理装置の構成］
図１を参照して基板処理装置の構成を説明する。
図１が示すように、基板処理装置１０は、搬出入チャンバ１１、洗浄チャンバ１２、および、スパッタチャンバ１３を備え、搬出入チャンバ１１、洗浄チャンバ１２、および、スパッタチャンバ１３は、１つの方向である連結方向に沿ってこの順に並んでいる。

連結方向において、搬出入チャンバ１１と洗浄チャンバ１２との間、および、洗浄チャンバ１２とスパッタチャンバ１３との間には、ゲートバルブ１４が位置している。各ゲートバルブ１４は、連結方向においてそのゲートバルブ１４を挟む２つのチャンバに接続されている。ゲートバルブ１４が開くことによって、連結方向において隣り合う２つのチャンバが１つの内部空間を形成し、ゲートバルブ１４が閉じることによって、連結方向において隣り合う２つのチャンバの各々が、個別の内部空間を形成する。

各チャンバは、排気部１５を備え、排気部１５は、対応するチャンバの内部空間を減圧する。例えば、排気部１５は、対応するチャンバの内部空間を真空にする。基板処理装置１０は、連結方向に沿って搬出入チャンバ１１からスパッタチャンバ１３まで伸びる搬送部１６を備えている。搬送部１６は、基板処理装置１０における処理の対象である基板Ｓを支持しているトレイＴを搬送する。また、搬送部１６は、連結方向の所定の位置において、トレイＴを固定することもできる。

搬出入チャンバ１１は、処理前の基板Ｓを支持しているトレイＴを基板処理装置１０の外部から搬入して、洗浄チャンバ１２に搬出する。また、搬出入チャンバ１１は、処理後の基板Ｓを支持しているトレイＴを洗浄チャンバ１２から搬入して、基板処理装置１０の外部に搬出する。

洗浄チャンバ１２は、基板処理装置１０の１つの内側面に固定されたアノードユニット１７と、アノードユニット１７と対向するカソードステージ１８とを備えている。洗浄チャンバ１２は、処理前の基板Ｓを洗浄して、基板Ｓの面に付着した付着物を除去する。

スパッタチャンバ１３は、カソードユニット１９を備え、カソードユニット１９は、所定の材料から形成されたターゲットを備えている。スパッタチャンバ１３は、ターゲットのスパッタによって、洗浄処理後の基板Ｓの面に所定の膜を形成する。

なお、基板処理装置１０は、上述した３つのチャンバ１１〜１３が行う処理以外の処理を行うチャンバを備えてもよいし、複数のスパッタチャンバ１３を備えてもよい。また、基板処理装置１０は、少なくとも洗浄チャンバ１２を備えていればよく、スパッタチャンバ１３と搬出入チャンバ１１との少なくとも一方を備えていなくてもよい。

［洗浄チャンバの構成］
図２から図７を参照して洗浄チャンバ１２の構成を説明する。
図２が示すように、洗浄チャンバ１２は、接地された筐体２１およびガス供給部２２を備えている。カソードステージ１８およびアノードユニット１７は、筐体２１内に配置されている。カソードステージ１８は、基板Ｓを支持するように構成され、カソードステージ１８には、プラズマを生成するための電圧が印加される。

アノードユニット１７は、第１プレート２３と第２プレート２４とを含み、筐体２１に固定されている。第１プレート２３には、複数の第１貫通孔２３ａ（図４参照）が形成されている。ガス供給部２２は、第１プレート２３に向けてガスを流す。第１プレート２３は、第１貫通孔２３ａを通じてガスを流すことによって、ガスを第１プレート２３の面方向へ拡散させる。

第２プレート２４は、第１プレート２３とカソードステージ１８との間に位置し、第２プレート２４には、第１貫通孔２３ａよりも大きい複数の第２貫通孔２４ａ（図５参照）が形成されている。第２プレート２４は、第１貫通孔２３ａを通過したガスを第２貫通孔２４ａを通じて第２プレート２４とカソードステージ１８との間に流す。各第２貫通孔２４ａは、各第２貫通孔２４ａの内部におけるプラズマの発光強度が、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマの発光強度よりも高められる形状を有している。なお、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマとは、アノードユニット１７とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマ、すなわち、アノードユニット１７の外側（したがって、各貫通孔２４ａの外側）に生成されるプラズマをいう。

洗浄チャンバ１２によれば、第１プレート２３を介して第２プレート２４にガスが供給されている状態でカソードステージ１８に電圧が印加されると、アノードユニット１７とカソードステージ１８との間にプラズマが生成される。さらに、第２プレート２４に形成された各第２貫通孔２４ａの内部にもプラズマを生成することができる。

これにより、アノードユニット１７の第２プレート２４の周囲におけるプラズマの密度が高まり、基板Ｓに向けて飛行する粒子の密度も高まる。結果として、基板Ｓに付着した付着物を除去する速度が高まる。

カソードステージ１８は、導電部１８ａと絶縁部１８ｂとを備え、導電部１８ａは基板Ｓに接する接触面を有し、絶縁部１８ｂは、導電部１８ａのうち接触面以外の部分を覆っている。導電部１８ａには、カソードステージ１８に電圧を印加する電源２５が接続されている。電源２５は、例えば高周波電源であるが、他の電源、例えば直流電源などであってもよい。

アノードユニット１７とカソードステージ１８とが向かい合う方向が対向方向であり、対向方向において、搬送部１６が、アノードユニット１７とカソードステージ１８との間に位置している。

カソードステージ１８は、対向方向において、第１位置と第２位置とに位置することができるように構成されている。第１位置は、カソードステージ１８における導電部１８ａの接触面が基板Ｓに接する位置（図２に２点鎖線で示す）であり、第２位置は、カソードステージ１８が搬送部１６や搬送部１６によって支持されたトレイＴに接しない（干渉しない）位置である。

筐体２１には、供給ポート２１ａが形成され、供給ポート２１ａには、ガス供給部２２が接続されている。ガス供給部２２は、供給ポート２１ａからアノードユニット１７の内部にガスを供給する。ガス供給部２２は、例えば、基板処理装置１０の外部に配置されたガスボンベに接続されたマスフローコントローラである。ガス供給部２２は、筐体２１の内部にプラズマを生成するためのガスとして、例えば、アルゴンガスなどの希ガスを供給する。

図３から図７を参照して、アノードユニット１７の構成をより詳しく説明する。
図３が示すように、アノードユニット１７は、対向方向に沿って並ぶ第１プレート２３と第２プレート２４とを備えている。対向方向において、筐体２１に形成された供給ポート２１ａ、第１プレート２３、および、第２プレート２４がこの順で並び、第１プレート２３は、供給ポート２１ａと第２プレート２４との間に位置している。対向方向において、第１プレート２３と第２プレート２４との間の距離は、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。

第１プレート２３の各第１貫通孔２３ａは、対向方向に第１プレート２３を貫通している。第２プレート２４の各第２貫通孔２４ａは、対向方向に第２プレート２４を貫通している。

ガス供給部２２が供給ポート２１ａからアノードユニット１７にガスを供給すると、第１プレート２３は、複数の第１貫通孔２３ａを通じて、ガスを第１プレート２３の面方向に拡散させるとともに、第２プレート２４に向けてガスを流す。そして、第２プレート２４は、第１貫通孔２３ａを通過したガスを複数の第２貫通孔２４ａを通じて、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に流す。

第２プレート２４の複数の第２貫通孔２４ａは、第２プレート２４におけるカソードステージ１８と対向する面に生成されたプラズマが、各第２貫通孔２４ａに入り込むような形状を有している。

第２貫通孔２４ａには、アノードユニット１７の外部に生成されたプラズマが入り込むため、第２貫通孔２４ａ内のプラズマが、第２貫通孔２４ａを流れるガスに接触する。それゆえに、第２プレート２４の内部にも新たなプラズマが生成される。

第２プレート２４を対向方向から見たときの平面視において、各第２貫通孔２４ａは、複数の第１貫通孔２３ａのうちの少なくとも１つと重なっている。
こうしたアノードユニット１７によれば、各第２貫通孔２４ａに対してガスが供給されやすくなるため、複数の第２貫通孔２４ａの全てもしくはほとんど全てで、各第２貫通孔２４ａの内部にプラズマを生成することができる。

アノードユニット１７は、対向方向に延びる筒形状を有した支持部１７ａを備えている。支持部１７ａは、閉塞部および区画部の一例であって、第１筒端１７ａ１と第２筒端１７ａ２とを有し、第１筒端１７ａ１が筐体２１に固定されている。支持部１７ａは第１プレート２３と第２プレート２４とを支持し、支持部１７ａの第２筒端１７ａ２における開口が第２プレート２４によって塞がれている。

第１プレート２３は、支持部１７ａと第２プレート２４と筐体２１の内壁とで囲まれたアノードユニット１７の内部空間に位置している。第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域は、第１プレート２３の周方向の全体にわたり、支持部１７ａによって閉じられている。さらには、第１プレート２３とアノードユニット１７内における筐体２１の内壁（供給ポート２１ａが位置する内壁）との間の空間領域も、第１プレート２３の周方向の全体にわたり、支持部１７ａによって閉じられている。

このように、支持部１７ａが第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域の周囲を閉じる閉塞部として機能することで、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を容易に高めることができる。また、支持部１７ａは、第１プレート２３とアノードユニット１７内における筐体２１の内壁との間の空間領域をアノードユニット１７の外部から区画する区画部として機能する。このため、第１プレート２３に向けて供給されたガスは、第１貫通孔２３ａを通じて第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域へ流れやすくなる。ひいては、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を容易に高めることができる。

アノードユニット１７において、第１プレート２３、第２プレート２４、および支持部１７ａの形成材料は金属である。そして、アノードユニット１７の支持部１７ａの第１筒端１７ａ１が筐体２１に固定されているため、アノードユニット１７の電位も接地電位である。

図４が示すように、第１プレート２３を対向方向から見たときの平面視において、複数の第１貫通孔２３ａは第１プレート２３の面内に規則的に並んでいる。なお、複数の第１貫通孔２３ａは、第１プレート２３の面内に平面視において不規則に並んでいてもよい。

例えば、複数の第１貫通孔２３ａは、第１プレート２３の面内に、Ｘ方向と、Ｘ方向と直交するＹ方向との各々に沿って、規則的に並んでいる。複数の第１貫通孔２３ａは、Ｘ方向およびＹ方向の各々に沿って所定の第１周期Ｐ１で並んでいる。第１周期Ｐ１は、例えば、１．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。

各第１貫通孔２３ａは、円形孔状を有し、各第１貫通孔２３ａの直径が第１径Ｄｉａ１であり、第１径Ｄｉａ１は、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。
第１径Ｄｉａ１が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であれば、第２貫通孔２４ａに入り込んだプラズマＰが第１貫通孔２３ａにまで入り込むことが抑えられるため、第１プレート２３に必要とされるプラズマ耐性を軽減することが可能である。

第１プレート２３の面内において、第１プレート２３の面積に対する第１貫通孔２３ａの面積の総和の百分率が第１開口率（％）であり、第１開口率は、５％以上５０％以下であることが好ましい。

図５が示すように、第２プレート２４を対向方向から見たときの平面視において、複数の第２貫通孔２４ａは第２プレート２４の面内に規則的に並んでいる。なお、複数の第２貫通孔２４ａは、第２プレート２４の面内に平面視において不規則に並んでいてもよい。

例えば、複数の第２貫通孔２４ａは、第２プレート２４の面内に、Ｘ方向とＹ方向との各々に沿って規則的に並んでいる。複数の第２貫通孔２４ａは、Ｘ方向およびＹ方向の各々に沿って所定の第２周期Ｐ２で並んでいる。第２周期Ｐ２は、例えば、９ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。

各第２貫通孔２４ａは、円形孔状を有し、各第２貫通孔２４ａの直径が第２径Ｄｉａ２であり、第２径Ｄｉａ２は、第１径Ｄｉａ１よりも大きく、例えば、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。

第２径Ｄｉａ２が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であれば、各第２貫通孔２４ａの内部においてガスの電離効率が高まるため、第２プレート２４の周囲（各第２貫通孔２４ａの周囲）に密度の高いプラズマＰを生成することができる。

第２プレート２４の面内において、第２プレート２４の面積に対する第２貫通孔２４ａの面積の総和の百分率が第２開口率（％）であり、第２開口率は、２０％以上９９％以下であることが好ましい。

図６が示すように、第１貫通孔２３ａにおいて、対向方向に沿う長さが第１深さＤｅｐ１であり、第１貫通孔２３ａにおいて、第１深さＤｅｐ１に対する第１径Ｄｉａ１の比が第１アスペクト比ＡＲ１である。第１アスペクト比ＡＲ１は、例えば、０．１以上５以下であることが好ましい。

図７が示すように、第２貫通孔２４ａにおいて、対向方向に沿う長さが第２深さＤｅｐ２であり、第２貫通孔２４ａにおいて、第２深さＤｅｐ２に対する第２径Ｄｉａ２の比が第２アスペクト比ＡＲ２である。第２アスペクト比ＡＲ２は、例えば、０．５以上１５以下であることが好ましい。

［洗浄チャンバの作用］
図８および図９を参照して洗浄チャンバ１２の作用を説明する。
図８が示すように、洗浄チャンバ１２において基板Ｓの洗浄処理が行われるときには、まず、搬送部１６が、搬出入チャンバ１１から洗浄チャンバ１２に搬入したトレイＴをアノードユニット１７と対向する処理位置まで搬送し、処理位置にてトレイＴの位置を固定する。なお、トレイＴが洗浄チャンバ１２内に搬入されるとき、筐体２１の内部は、排気部１５によって所定の圧力まで減圧されている。

次いで、カソードステージ１８が第２位置から第１位置（図８の位置）に移動し、導電部１８ａの接触面が基板Ｓの面に接する。そして、ガス供給部２２が、筐体２１の内部の圧力が所定の圧力になるようにアルゴンガスを供給する。なお、ガス供給部２２によるアルゴンガスの供給は、カソードステージ１８の移動よりも前に行われてもよいし、カソードステージ１８の移動とほぼ同時に開始されてもよい。

その後、電源２５がカソードステージ１８に電圧を印加することによって、筐体２１の内部にプラズマＰが生成される。そして、プラズマＰに含まれる正イオンが、基板Ｓに向けて飛行して、基板Ｓのうちアノードユニット１７と対向する面に衝突する。これにより、基板Ｓのうちアノードユニット１７と対向する面に付着した付着物が、基板Ｓから除去される。

このとき、筐体２１の内部の圧力は、例えば、０．１Ｐａ以上３０Ｐａ以下であることが好ましく、カソードステージ１８に供給される電力は、０．０４Ｗ／ｃｍ^２以上４Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。また、電源２５が供給する電力の周波数は、１ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下であることが好ましい。また、１ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下の周波数を有する電力に対して、１００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の周波数を有する電力を重畳してもよく、この場合には、１００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の周波数を有する電力は、０．０２Ｗ／ｃｍ^２以上０．８Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

図９が示すように、供給ポート２１ａからアノードユニット１７内にアルゴンガスＧが供給されると、アルゴンガスＧは、第１プレート２３に形成された複数の第１貫通孔２３ａを通ることで、第１プレート２３の面方向に沿って拡散される。

各第２貫通孔２４ａの内部の圧力がアノードユニット１７の外部の圧力よりも高いため、アノードユニット１７の外部（アノードユニット１７とカソードステージ１８との間）で生成されて第２貫通孔２４ａ内に入り込んだプラズマＰは、第２貫通孔２４ａ内を流れるガスと接触しやすく、結果として第２貫通孔２４ａ内でも新たなプラズマが生成される。

なお、筐体２１の内部において、アノードユニット１７とカソードステージ１８との間の空間であって、第２プレート２４から離れた箇所にもプラズマは生成される。この場合にも、各貫通孔２４ａ内で新たなプラズマが生成されることにより、複数の第２貫通孔２４ａを含む第２プレート２４の周囲に形成されたプラズマの発光強度が、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマの発光強度よりも高くなる。

これに対して、上述したアノードユニット１７に代えて、筐体２１の一部がアノードとして機能する構成、あるいは、カソードステージ１８と対向する位置に金属製のプレートをアノードとして備える構成でも、筐体２１の内部においてプラズマが生成される。しかしながら、アノードユニット１７を備える基板処理装置１０と比べて、筐体２１の内部において、プラズマを生成するためのガスの圧力が高められた部分が生じないため、プラズマの発光強度が高められた部分も生じない。

このように、上述したアノードユニット１７を備える構成によれば、貫通孔２４ａを含む第２プレート２４の周囲に形成されるプラズマの発光強度が、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマの発光強度よりも高められる。そのため、搬送部１６とカソードステージ１８との容量結合によって高周波電圧の一部が消費されても、筐体２１内のプラズマ密度が高まる。結果として、消費電力当たりのスパッタ効率を高めることができる。

［実施例及び比較例］
以下、実施例と種々の比較例について説明する。以下では、理解を容易にするために、上記実施形態の構成と類似の構成には同様の符号を付して説明する。

［実施例１］
洗浄処理の対象となる処理面にＳｉＯ_２膜が形成された基板Ｓを準備し、上述した洗浄チャンバ１２を用いて、処理面を洗浄した。洗浄処理は、以下の条件で行った。なお、筐体２１内にプラズマを生成するためのガスとしてアルゴンガスを用いた。

・筐体内の圧力 １．０Ｐａ
・電力 ０．６Ｗ／ｃｍ^２（１３．５６ＭＨｚ）
アノードユニット１７は、第１径Ｄｉａ１が２ｍｍである複数の第１貫通孔２３ａを有する第１プレート２３と、第２径Ｄｉａ２が９ｍｍである複数の第２貫通孔２４ａを有する第２プレート２４を備える構成とした。アルゴンガスは、筐体に形成された供給ポート２１ａからアノードユニット１７の第１プレート２３に向けて供給した。

［比較例１］
カソードステージ１８と対向する位置に配置された金属板を、上記実施例１のアノードユニット１７に代えてアノードとして使用する洗浄チャンバを用いて基板Ｓの洗浄処理を行う以外は、実施例１と同じ条件で基板Ｓの洗浄処理を行った。なお、アルゴンガスは、筐体２１の内部に供給した。

［比較例２］
上記実施例１のアノードユニット１７において、第２プレート２４の各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２が２ｍｍである以外は、実施例１と同じ条件で基板Ｓの洗浄処理を行った。

［比較例３］
アノードユニット１７の外部の位置でアルゴンガスを筐体２１の内部に供給する以外は、実施例１と同じ条件で基板Ｓの洗浄を行った。

［基板のエッチング速度］
実施例１および比較例１から比較例３の各々について、基板Ｓの表面に付着した付着物の除去速度として、ＳｉＯ_２膜のエッチング速度を算出した。エッチング前のＳｉＯ_２膜の厚さと、エッチング後のＳｉＯ_２膜の厚さとを測定し、エッチング前のＳｉＯ_２膜の厚さからエッチング後のＳｉＯ_２膜の厚さを引いた値を処理時間で除算することによって、エッチング速度を算出した。エッチング速度の算出結果を以下の表１に示す。

表１が示すように、実施例１におけるエッチング速度は５．８ｍｍ／分であることが認められた。これに対して、比較例１におけるエッチング速度は３．２ｍｍ／分であり、比較例２におけるエッチング速度は２．６ｍｍ／分であり、比較例３におけるエッチング速度は３．０ｍｍ／分であることが認められた。

このように、第２プレート２４における第２径Ｄｉａ２が、第１プレート２３における第１径Ｄｉａ１よりも大きいアノードユニット１７を使用し、プラズマを生成するためのガスを第１プレート２３に対して供給することで、基板Ｓのエッチング速度、すなわち、基板Ｓの表面に付着した付着物の除去速度が高まることが認められた。

以上説明したように、基板処理装置１０の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）第１プレート２３を介して第２プレート２４にガスが供給されている状態でカソードステージ１８に電圧が印加されると、アノードユニット１７とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマＰに加え、第２プレート２４に形成された各第２貫通孔２４ａの内部にもプラズマＰを生成することができる。これにより、筐体２１内におけるプラズマＰの密度が高まり、基板Ｓに向けて引きつけられる荷電粒子の密度も高まる。結果として、基板Ｓに付着した付着物を除去する速度が高まる。

（２）第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域の周囲が支持部１７ａによって閉じられているため、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を高め、第２貫通孔２４ａの内部におけるプラズマの生成を促進することができる。

（３）第１プレート２３とアノードユニット１７内の筐体２１の内壁との間の空間領域の周囲が支持部１７ａによってアノードユニット１７の外部から区画されている。そのため、第１プレート２３に向けて供給されたガスは、第１貫通孔２３ａを通じて第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域へ流れやすくなる。ひいては、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を容易に高めることができる。

（４）第２径Ｄｉａ２が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるため、第２貫通孔２４ａの内部においてガスの電離効率が高まり、第２プレート２４の周囲に密度の高いプラズマＰを生成することができる。

（５）第１径Ｄｉａ１が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であるため、第２貫通孔２４ａに入り込んだプラズマＰが第１貫通孔２３ａにまで入り込むことが抑えられる。それゆえに、第１プレート２３に必要とされるプラズマ耐性を軽減することが可能となる。

なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・各第１貫通孔２３ａおよび各第２貫通孔２４ａは円形孔状ではなく、他の形状を有してもよい。

例えば、図１０が示すように、各プレート２３，２４の平面視において、各貫通孔２３ａ，２４ａが正方形形状を有していてもよい。こうした構成では、各プレート２３，２４の平面視において各貫通孔２３ａ，２４ａにおける最大の長さである流路幅Ｌ、すなわち、各貫通孔２３ａ，２４ａにおける対角線の長さが、第１貫通孔２３ａであれば上述した第１径Ｄｉａ１の範囲に含まれる大きさであればよく、第２貫通孔２４ａであれば上述した第２径Ｄｉａ２の範囲に含まれる大きさであればよい。これにより、上述した（４）あるいは（５）に準じた効果を得ることはできる。

なお、各プレート２３，２４の平面視において、各貫通孔２３ａ，２４ａは、正方形形状以外の四角形形状を有してもよいし、四角形形状以外の多角形形状、例えば、五角形形状や六角形形状などを有してもよい。

また、図１１が示すように、各貫通孔２３ａ，２４ａは、各プレート２３，２４の平面視において、楕円形状を有してもよい。こうした構成であっても、貫通孔２３ａ，２４ａにおける流路幅Ｌが、第１貫通孔２３ａであれば上述した第１径Ｄｉａ１の範囲に含まれる大きさであればよく、第２貫通孔２４ａであれば上述した第２径Ｄｉａ２の範囲に含まれる大きさであればよい。これにより、上述した（４）あるいは（５）に準じた効果を得ることはできる。

・各第１貫通孔２３ａの第１径Ｄｉａ１が上述した範囲に含まれる大きさであり、かつ、各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２よりも小さければ、各第１貫通孔２３ａの第１径Ｄｉａ１の大きさが互いに異なっていてもよい。

・各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２が上述した範囲に含まれる大きさであれば、各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２の大きさが互いに異なっていてもよい。
・各第１貫通孔２３ａの第１径Ｄａｉ１は、第１プレート２３の面方向に沿ってガスの拡散が可能であり、かつ、各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２よりも小さければ、０．５ｍｍよりも小さくてもよいし、５ｍｍよりも大きくてもよい。

・各第２貫通孔２４ａの第２径Ｄｉａ２は、第２貫通孔２４ａの内部におけるプラズマの発光強度が、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマの発光強度よりも高められ、かつ、各第１貫通孔２３ａの第１径Ｄｉａ１よりも大きければ、３ｍｍよりも小さくてもよいし、２０ｍｍよりも大きくてもよい。

・第２プレート２４の平面視において、複数の第２貫通孔２４ａのうちの少なくとも一部が、いずれの第１貫通孔２３ａとも重ならなくてもよい。
・第２貫通孔２４ａは、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に形成されたプラズマが、第２貫通孔２４ａの内部に入り込む形状でなくてもよい。こうした構成であっても、第２貫通孔２４ａの内部におけるプラズマの発光強度が、第２プレート２４とカソードステージ１８との間に生成されるプラズマの発光強度よりも高められる形状を第２貫通孔２４ａが有していれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

・上記実施形態では、閉塞部及び区画部の双方が同一の部材（支持部１７ａ）によって形成されたが、閉塞部と区画部の各々が個別の部材によって構成されてもよい。例えば、支持部１７ａが２つの部材で構成されてもよい。

・第１プレート２３と第２プレート２４との間の空間領域の周囲が閉塞部（支持部１７ａ）で閉塞されず、開放されていてもよい。こうした構成であっても、第１プレート２３の第１貫通孔２３ａを通じて供給されたガスが、第２プレート２４の第２貫通孔２４ａを通じてカソードステージ１８に向けて流れる限り、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を、第２プレート２４とカソードステージ１８との間における圧力よりも高めることができる。それゆえに、消費電力当たりのスパッタ効率を高めることはできる。

・第１プレート２３とアノードユニット１７内の筐体２１の内壁との間の空間領域の周囲が区画部（支持部１７ａ）で区画されず、開放されていてもよい。こうした構成であっても、第１プレート２３の第１貫通孔２３ａを通じて供給されたガスが、第２プレート２４の第２貫通孔２４ａを通じてカソードステージ１８に向けて流れる限り、第２貫通孔２４ａの内部における圧力を、第２プレート２４とカソードステージ１８との間における圧力よりも高めることができる。それゆえに、消費電力当たりのスパッタ効率を高めることはできる。

・カソードステージ１８は、トレイＴの搬送に干渉しなければ筐体２１内の所定の位置に固定されていてもよい。
・筐体２１内におけるカソードステージ１８の位置が固定されている一方で、アノードユニット１７とカソードステージ１８とが向かい合う対向方向に沿って搬送部１６が移動することで、トレイＴの位置を第１位置と第２位置との間で変えてもよい。この場合、第１位置と第２位置とは、対向方向において互いに異なる位置である。このうち、第１位置は、トレイＴとカソードステージ１８とが干渉せずに搬送部１６がトレイＴを搬送することが可能な位置であり、第２位置は、カソードステージ１８と基板Ｓとが接する位置である。

・カソードステージ１８は、導電部１８ａのうち基板Ｓに接する部分が絶縁部１８ｂから露出するように形成されているが、基板Ｓに電圧を印加することが可能であれば、導電部１８ａの全体が絶縁部１８ｂによって覆われていてもよい。

・基板処理装置１０は、トレイＴをほぼ水平方向に沿って配置した状態で基板Ｓに洗浄処理を行う装置であってもよい。例えば、上記実施形態のように基板処理装置１０が複数のチャンバ１１〜１３を備える構成であれば、搬送部１６は、例えば、複数のチャンバ１１〜１３にわたってトレイＴをほぼ水平方向に沿って配置した状態で搬送してもよい。あるいは、基板処理装置１０が搬出入チャンバ１１と洗浄チャンバ１２のみを備える構成であれば、搬出入チャンバ１１が、搬出入チャンバ１１の外部からトレイＴを受け取りそのトレイＴを洗浄チャンバ１２へ搬送する搬送ロボットを備えてもよい。

・トレイＴによる基板Ｓの支持がなくとも基板Ｓの搬送および基板Ｓへの処理が可能であれば、トレイＴは省略されてもよい。

１０…基板処理装置、１１…搬出入チャンバ、１２…洗浄チャンバ、１３…スパッタチャンバ、１４…ゲートバルブ、１５…排気部、１６…搬送部、１７…アノードユニット、１７ａ…支持部、１７ａ１…第１筒端、１７ａ２…第２筒端、１８…カソードステージ、１８ａ…導電部、１８ｂ…絶縁部、１９…カソードユニット、２１…筐体、２１ａ…供給ポート、２２…ガス供給部、２３…第１プレート、２３ａ…第１貫通孔、２４…第２プレート、２４ａ…第２貫通孔、２５…電源、Ｓ…基板、Ｔ…トレイ。

Claims (5)

1. 接地された筐体と、
   前記筐体内に位置するとともに基板を支持するように構成され、プラズマを生成するための電圧が印加されるカソードステージと、
   前記筐体に固定されたアノードユニットであって、
   前記筐体内に位置するとともに複数の第１貫通孔を含む第１プレートと、
   前記第１プレートと前記カソードステージとの間に前記第１プレートから離間して位置するとともに、前記第１貫通孔よりも大きい複数の第２貫通孔を含む第２プレートと、を含むアノードユニットと、
   前記第１プレートに向けてガスを供給するガス供給部と、を備え、
   前記第１プレートは、前記複数の第１貫通孔を通じて前記ガスを流すことによって、前記ガスを前記第１プレートの面方向へ拡散させるように構成され、
   前記第２プレートは、前記第１貫通孔を通過した前記ガスを、前記複数の第２貫通孔を通じて前記第２プレートと前記カソードステージとの間に流すように構成され、
   前記第１プレートと前記第２プレートとの間の間隔が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされ、
   前記複数の第２貫通孔の各々は円形孔状に形成され、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の直径を有する、
   基板処理装置。
2. 前記第２プレートは、前記第１プレートと対向する位置に配置され、
   前記第１プレートと前記第２プレートとの間の空間領域を前記第１プレートの周方向の全体にわたり閉じる閉塞部をさらに備える
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第１プレートと前記アノードユニット内における前記筐体の内壁との間の空間領域を、前記第１プレートの周方向の全体にわたり前記アノードユニットの外部から区画する区画部をさらに備える
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記複数の第１貫通孔の各々は円形孔状に形成され、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の直径を有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 接地された筐体と、
   前記筐体内に位置するとともに基板を支持するように構成され、プラズマを生成するための電圧が印加されるカソードステージと、
   前記筐体に固定されたアノードユニットであって、
   前記筐体内に位置するとともに複数の第１貫通孔を含む第１プレートと、
   前記第１プレートと前記カソードステージとの間に位置するとともに前記第１貫通孔よりも大きい複数の第２貫通孔を含む第２プレートと、
   を含むアノードユニットと、
   前記第１プレートに向けてガスを供給するガス供給部と、を備え、
   前記第１プレートは、前記複数の第１貫通孔を通じて前記ガスを流すことによって、前記ガスを前記第１プレートの面方向へ拡散させるように構成され、
   前記第２プレートは、前記第１貫通孔を通過した前記ガスを、前記複数の第２貫通孔を通じて前記第２プレートと前記カソードステージとの間に流すように構成され、
   前記第１プレートと前記第２プレートとの間の間隔が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされた基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
   前記第２貫通孔の内部にプラズマを形成すること、
   前記第２プレートと前記カソードステージとの間にプラズマを生成することを備え、
   各前記第２貫通孔の内部におけるプラズマの発光強度は、前記第２プレートと前記カソードステージとの間に生成されるプラズマの発光強度よりも高く、
   前記筐体内の圧力は０．１Ｐａ以上３０Ｐａ以下とされ、
   １ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下の周波数を有する０．０４Ｗ／ｃｍ ^２ 以上４Ｗ／ｃｍ ^２ 以下の電力と、１００Ｈｚ以上２ＭＨｚ以下の周波数を有する０．０２Ｗ／ｃｍ ^２ 以上０．８Ｗ／ｃｍ ^２ 以下の電力を前記カソードステージに重畳する
   基板処理方法。

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