JP7224192B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

特許文献１には、基板が載置される載置台の周囲に、プラズマ処理を行う処理領域と排気系に繋がる排気領域とに仕切るように、導電性材料からなり接地電位とされた複数の仕切り部材を設けたプラズマ処理装置が開示されている。

特開２０１５－２１６２６０号公報

本開示は、不安定な放電を抑制する技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理室と、排気口と、複数のバッフルプレートとを有する。処理室は、基板が載置される載置台が内部に設けられ、基板に対するプラズマ処理が実施される。排気口は、載置台の周囲の、載置台の基板が載置される載置面よりも低い位置に設けられ、処理室内を排気する。複数のバッフルプレートは、導電性材料からなり、接地電位にそれぞれ接続され、排気口への排気の流れに対して排気口よりも上流側に設けられ、載置台の側面側と処理室の側面側とから交互に突出し、当該突出させた先端部分が間隔を空けて重複する。

本開示によれば、不安定な放電を抑制できる。

図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成の一例を示す垂直断面図である。 図２Ａは、実施形態に係る処理室内の構成の一例を示す水平断面図である。 図２Ｂは、実施形態に係る処理室内の構成の他の一例を示す水平断面図である。 図３は、実施形態に係る排気口への排気の流れの一例を示す図である。 図４は、実施形態に係るプラズマ化したガスの流れの一例を示す図である。 図５は、比較例に係るプラズマ化したガスの流れの一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る排気部からのパーティクルの反跳の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。 図１１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。 図１２は、実施形態に係るエッチングの変化の一例を示す図である。 図１３は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置が限定されるものではない。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程では、ガラス基板などの基板に対しプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在する。プラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。

しかし、プラズマ処理装置では、プラズマが排気系に流れ、排気系において、不安定な放電が発生する場合がある。そこで、不安定な放電を抑制することが期待されている。

［プラズマ処理装置の構成］
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成の一例を示す垂直断面図である。本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、誘導結合プラズマを生成して、例えば、ＦＰＤ用ガラス基板のような矩形の基板に対しエッチング処理やアッシング処理等の誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合型のプラズマ処理装置として構成される。

プラズマ処理装置１０は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。本体容器１は、分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。誘電体壁２は、処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミックス、石英等で構成されている。

本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられている。支持棚５の上には、誘電体壁２が載置される。

誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造、例えば、梁構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。支持棚５およびシャワー筐体１１は、誘電体部材で被覆されていてもよい。

シャワー筐体１１は、導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないように内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。シャワー筐体１１には、水平に伸びるガス流路１２が形成されている。ガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、ガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井から外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理において、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスは、ガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１のガス流路１２に供給され、シャワー筐体１１の下面に形成されたガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。

アンテナ室３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線１３ａを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。高周波アンテナ１３は、複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。

アンテナ線１３ａの端子２２には、アンテナ室３の上方へ延びる給電部材１６が接続されている。給電部材１６の上端には、給電線１９より高周波電源１５が接続されている。また、給電線１９には、整合器１４が設けられている。さらに、高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間している。プラズマ処理の際、高周波アンテナ１３には、高周波電源１５から、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、処理室４内には、誘導電界が形成され、誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化されて、誘導結合プラズマが生成される。

処理室４内の底壁４ｂ上には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、載置台２３が設けられている。載置台２３は、矩形状の基板Ｇを載置するための載置面２３ａを上面に有する。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３は、絶縁体部材２４を介して固定されている。絶縁体部材２４は、載置台２３の側面から下面の周辺部分を覆うにように形成されている。載置台２３に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。

載置台２３は、基板Ｇの搬入出のためのリフターピン（図示せず）が、本体容器１の底壁４ｂ、絶縁体部材２４を介して挿通されている。リフターピンは、本体容器１外に設けられた昇降機構（図示せず）により昇降駆動して基板Ｇの搬入出を行うようになっている。なお、載置台２３は、昇降機構により昇降可能な構造としてもよい。

載置台２３には、給電線２５により、整合器２６を介してバイアス用の高周波電源２７が接続されている。高周波電源２７は、プラズマ処理中に、高周波バイアス（バイアス用高周波電力）を載置台に印加する。高周波バイアスの周波数は、例えば６ＭＨｚである。処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンは、バイアス用の高周波電力により、効果的に基板Ｇに引き込まれる。

また、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。

さらに、載置台２３は、基板Ｇが載置された際に、基板Ｇの裏面側に冷却空間（図示せず）が形成される。冷却空間には、熱伝達用ガスとしてのＨｅガスを所定の圧力で供給するためのＨｅガス流路２８が接続されている。このように、基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度制御性を良好にすることができる。

処理室４の底壁４ｂの底部中央には、開口部４ｃが形成されている。給電線２５、Ｈｅガス流路２８、および温度制御機構の配管や配線は、開口部４ｃを通して本体容器１外に導出される。

処理室４の四つの側壁４ａのうち一つには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２９ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２９が設けられている。

処理室４の載置台２３の周囲には、排気口３０が設けられている。例えば、処理室４の底壁４ｂには、載置台２３の側面に沿って排気口３０が設けられている。排気口３０は、載置台２３の載置面２３ａよりも低い位置となるように、底壁４ｂに設けられている。排気口３０には、開口バッフル板３０ａが設けられている。開口バッフル板３０ａは、多数のスリットが形成された部材や、メッシュ部材、多数のパンチング孔を有する部材により形成されており、排気が通過可能とされている。

排気口３０には、排気部４０が接続されている。排気部４０は、排気口３０に接続された排気配管３１と、排気配管３１の開度を調整することにより処理室４内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２と、排気配管３１を介して処理室４内を排気する真空ポンプ３３とを有している。そして、真空ポンプ３３により処理室４内が排気され、プラズマ処理中、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の開度を調整して処理室４内を所定の真空雰囲気に設定、維持される。

排気口３０への排気の流れに対して排気口３０よりも上流側には、複数のバッフルプレート５０が設けられている。本実施形態では、排気口３０よりも上流側となる処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）と載置台２３との間に、２つのバッフルプレート５０ａ、５０ｂが設けられている。バッフルプレート５０は、金属等の導電性材料からなり、板材に形成されている。バッフルプレート５０は、本体容器１の高さ方向に対して載置台２３の側面側と処理室４の側面側とから交互に突出するように設けられている。本実施形態では、バッフルプレート５０ａが載置台２３の側面から突出するように上側に設けられ、バッフルプレート５０ｂが、バッフルプレート５０ａの下側に所定の間隔を空けて処理室４の側面（側壁４ａ）から突出するように設けられている。バッフルプレート５０ａとバッフルプレート５０ｂは、突出させた先端部分５１ａ、５１ｂまでの長さの合計が、処理室４の内壁と載置台２３との間の幅よりも長くなるように形成されている。バッフルプレート５０ａとバッフルプレート５０ｂは、本体容器１の高さ方向に所定の間隔を空けて交互に突出するように設けたことで、先端部分５１ａ、５１ｂが間隔を空けて重複する。すなわち、バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、先端部分５１ａ、５１ｂが本体容器１の高さ方向に間隔を空けてオーバラップしており、ラビリンス構造を形成している。処理室４内のガスは、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの間の屈曲した排気経路を通過して、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの下部の排気領域５４に流れ、排気口３０から排気される。バッフルプレート５０ａ、５０ｂの間隔は、５０～１００ｍｍとすることが好ましい。また、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの先端部分５１ａ、５１ｂの重複の幅は、２０～１００ｍｍとすることが好ましい。

各バッフルプレート５０は、接地電位にそれぞれ接続されている。例えば、本体容器１が接地線１ａにより接地されていることで、処理室４の側壁４ａおよび底壁４ｂは、接地電位となっている。バッフルプレート５０ｂは、金属等の導電性材料からなり、接地電位とされた処理室４の側壁４ａに電気的に接続されている。バッフルプレート５０ａは、金属等の導電性材料からなり、載置台２３の側面を覆う導電性のカバー部５５を介して、接地電位とされた処理室４の底壁４ｂに電気的に接続されている。なお、各バッフルプレート５０は、それぞれ接地線を設けて、接地線により接地電位に接続されてもよい。

図２Ａは、実施形態に係る処理室内の構成の一例を示す水平断面図である。図２Ａには、処理室４内の載置台２３付近を上方から見た断面図が示されている。処理室４内には、中央に載置台２３が配置されている。載置台２３の載置面２３ａは、矩形状の基板Ｇを載置するため、矩形状に形成されている。図２Ａの例では、処理室４の四隅に排気口３０がそれぞれ設けられている。なお、排気口３０の数や位置は、プラズマ処理装置１０の大きさに応じて適宜変更してよい。図２Ｂは、実施形態に係る処理室内の構成の他の一例を示す水平断面図である。図２Ｂでは、矩形状の載置台２３の各辺の両端付近に排気口３０がそれぞれ設けられている。

本実施形態では、バッフルプレート５０ａは、載置台２３の側面の全周に設けられている。バッフルプレート５０ｂは、載置台２３の側面と対向する処理室４の側壁４ａの全周に設けられている。バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、先端部分５１ａ、５１ｂが重複している。言い換えると、載置台２３の側面から突出するバッフルプレート５０ａの先端部分５１ａと処理室４の側面から突出するバッフルプレート５０ｂの先端部分５１ｂとが互いに相手の先端部分よりも延伸し、載置台２３付近を上方から見た場合に、重複する領域を有している。図２Ａおよび図２Ｂでは、バッフルプレート５０ｂの先端部分５１ｂ側のバッフルプレート５０ａと重複する領域のパターンを破線に変えて示している。なお、バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、載置台２３の周囲の全周に必ず設ける必要はなく、例えば、他の部品の配置領域を確保するため、載置台２３の周囲の一部で配置されていなくてもよい。

図１に戻る。実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部１００、ユーザーインターフェース１０１、記憶部１０２を有している。制御部１００は、プラズマ処理装置１０の各構成部、例えば、バルブ、高周波電源１５、高周波電源２７、真空ポンプ３３等に指令を送り、これらを制御する。また、ユーザーインターフェース１０１は、オペレータによるプラズマ処理装置１０を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有する。ユーザーインターフェース１０１は、制御部１００に接続されている。記憶部１０２は、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１０の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。記憶部１０２は、制御部１００に接続されている。処理レシピは、記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマ処理装置１０での所望の処理が行われる。

次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置１０を用いて基板Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチングやプラズマアッシングを施す際の処理動作について説明する。

まず、プラズマ処理装置１０は、ゲートバルブ２９を開にした状態とする。基板Ｇは、搬送機構（図示せず）により搬入出口２９ａから処理室４内に搬入され、載置台２３の載置面２３ａに載置される。プラズマ処理装置１０は、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、プラズマ処理装置１０は、処理ガス供給系２０からシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａを介して処理ガスを処理室４内に供給する。また、プラズマ処理装置１０は、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２により圧力を制御しつつ排気口３０から排気配管３１を介して真空ポンプ３３により処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６～２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。

また、このとき、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路２８を介して、基板Ｇの裏面側の冷却空間に熱伝達用ガスとしてのＨｅガスを供給する。

次いで、プラズマ処理装置１０は、高周波電源１５から、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理、例えば基板Ｇの所定の膜に対しプラズマエッチングやプラズマアッシングが行われる。このとき同時に、プラズマ処理装置１０は、高周波電源２７から高周波バイアスとして、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加して、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれるようにする。

処理室４内に供給された処理ガスは、プラズマ化してプラズマ処理に供された後、真空ポンプ３３により吸引されることにより、排気領域５４を介して排気口３０に至り、排気口３０から排気配管３１を経て排気される。図３は、実施形態に係る排気口への排気の流れの一例を示す図である。図３には、排気の流れの一例を実線の矢印で模式的に示している。プラズマ化したガスは、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの間のＳ字状に屈曲した排気経路を通過して排気領域５４に流れる。排気領域５４は、載置台２３の周囲全周に形成されており、各排気口３０に通じている。排気領域５４に流れたガスは、排気口３０に至り、排気口３０から排気配管３１を経て排気される。

本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを載置台２３の周囲の全周に設けている。これにより、プラズマ処理装置１０は、排気特性の不均等を小さくすることができる。例えば、プラズマ処理装置１０は、図２Ａに示すように、処理室４の四隅に排気口３０を設けた場合、処理室４の四隅付近の排気特性が高くなる。しかし、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けることで排気抵抗が増し、載置台２３の周囲全体から排気されるようになる。これにより、プラズマ処理装置１０は、載置台２３の周囲の排気特性の不均等を小さくすることができる。すなわち、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを載置台２３の周囲の全周に設けることで、載置台２３の周囲の排気特性を均一化できる。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、排気口３０よりも上流側に、先端部分５１ａ、５１ｂが間隔を空けて重複するようにバッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けている。これにより、プラズマ化したガスは、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの間を通過する際に、バッフルプレート５０ａ、５０ｂに接触して失活する。これにより、プラズマ化したガスがそのまま排気口３０に流れなくなるため、排気口３０や排気部４０において、不安定な放電が発生することが抑制される。図４は、実施形態に係るプラズマ化したガスの流れの一例を示す図である。処理室４内に供給された処理ガスは、シャワー筐体１１と載置台２３との間の処理領域でプラズマ化される。このプラズマ化したガスは、真空ポンプ３３により吸引されることにより、排気領域５４を介して排気口３０へ吸引されるが、バッフルプレート５０ａ、５０ｂに接触して失活するため、そのまま排気口３０に到達しない。

ここで、比較例として、バッフルプレート５０ａ、５０ｂが無い場合のプラズマの流れの一例を説明する。図５は、比較例に係るプラズマ化したガスの流れの一例を示す図である。比較例では、バッフルプレート５０ａ、５０ｂが設けられていない。プラズマ化したガスは、真空ポンプ３３により吸引されることにより、排気口３０から排気部４０に流れる。この場合、排気口３０や排気部４０において、不安定な放電が発生する場合がある。

一方、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、図４に示すように、プラズマ化したガスが失活して排気口３０に流れるため、排気口３０や排気部４０において、不安定な放電が発生することを抑制できる。

また、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの先端部分５１ａ、５１ｂを間隔を空けて重複するように配置している。これにより、プラズマ処理装置１０は、排気部４０から反跳したパーティクルがバッフルプレート５０ａ、５０ｂの上部に飛び出すことを抑制できる。図６は、実施形態に係る排気部からのパーティクルの反跳の一例を示す図である。図６には、パーティクルの反跳の一例を実線の矢印で模式的に示している。排気部４０では、真空ポンプ３３などでパーティクル６０が排気口３０側へ反跳する場合がある。しかし、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの先端部分５１ａ、５１ｂをオーバラップさせているため、排気部４０で反跳したパーティクル６０が、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの上部に飛び出すことを抑制できる。特に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、バッフルプレート５０ａ、５０ｂのうち、最も上部のバッフルプレート５０ａを、載置台２３の側面から突出するように設けている。これにより、バッフルプレート５０ａは、処理室４の側面側が開口になり、載置台２３側を覆うため、反跳したパーティクル６０がバッフルプレート５０ａ、５０ｂの隙間を通過した場合でも、パーティクル６０が載置台２３側へ飛翔することを抑制できる。

ところで、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇの近くで高密度のプラズマを生成するため、処理室４の高さが低く設計される。例えば、プラズマ処理装置１０は、載置台２３とシャワー筐体１１の距離が３００ｍｍ以下となっている。これにより、プラズマ処理装置１０は、対向電極として機能する処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）の面積が小さくなっている。また、プラズマ処理装置１０は、処理可能な基板Ｇのサイズが大きくなるほど、基板Ｇを載置する載置台２３の面積に対して、処理室４の内壁（側壁４ａの内側部分）の面積の比率が低下する。一方、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇが大型化するほど、載置台２３に高パワーの高周波電力を印加する必要がある。例えば、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇのサイズが第８世代のサイズ（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）以上のサイズとなると、より高パワーの高周波電力を載置台２３に印加する必要がある。この結果、プラズマ処理装置１０は、処理可能な基板Ｇのサイズが大きくなるほど、対向電極に対するリターン電流密度が増加し、アーキングを生じやすくなる等、電気的に不安定になる。

そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、接地電位としたバッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けている。バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、接地電位としたことにより、高周波バイアスが印加される載置台２３に対する対向電極として機能する。すなわち、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けたことにより、対向電極の面積を拡大している。これにより、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇの大型化に伴って載置台２３を大型化した場合でも、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。

なお、本実施形態では、最も上部のバッフルプレート５０ａを載置台２３の側面側から突出するように設けた場合について示したが、これに限定されるものではない。例えば、最も上部のバッフルプレート５０ａを処理室４の側面側から突出するように設けてもよい。図７は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。図７には、排気の流れの一例を実線の矢印で模式的に示している。図７では、上側のバッフルプレート５０ａが処理室４の側壁４ａから突出するように設けられ、下側のバッフルプレート５０ｂが載置台２３の側面から突出するように設けられている。バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、それぞれの先端部分５１ａ、５１ｂが間隔を空けて重複するように配置されている。図７の場合、最も上部のバッフルプレート５０ａは、載置台２３側が開口になる。これにより、排気経路が大きく屈曲せずにスムーズにバッフルプレート５０ａ、５０ｂの間へ排気が流れ込むため、排気特性が向上する。ここで、図３に示すように、最も上部のバッフルプレート５０ａを載置台２３の側面側から突出するように設けた場合、バッフルプレート５０ａの上部に排気が多く流れるため、処理ガスによってはバッフルプレート５０ａの上面に副生成物等が多く堆積される。一方、図７に示すように、最も上部のバッフルプレート５０ａを処理室４の側面側から突出するように設けた場合、バッフルプレート５０ａの上部に流れる排気が少なく、排気がスムーズに流れるため、副生成物等の堆積を少なくすることができる。

また、カバー部５５は、載置台２３の側面を上端まで覆うように形成してもよい。図８は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。カバー部５５は、載置台２３の側面を上端まで覆うように形成されている。カバー部５５は、接地電位とされた処理室４の底壁４ｂに電気的に接続されている。このため、カバー部５５は、高周波バイアスが印加される載置台２３に対する対向電極として機能する。すなわち、プラズマ処理装置１０は、カバー部５５が載置台２３の側面を上端まで覆うように形成されたことにより、対向電極の面積を拡大している。これにより、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇの大型化に伴って載置台２３を大型化した場合でも、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。

また、本実施形態では、排気口３０よりも上流側にバッフルプレート５０を２つ設けた場合について示したが、これに限定されるものではない。バッフルプレート５０の数は、２つ以上であれば、何れかであってもよい。図９は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。排気口３０よりも上流側に３つのバッフルプレート５０ａ～５０ｃを設けた場合を示している。図１０は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。排気口３０よりも上流側に４つのバッフルプレート５０ａ～５０ｄを設けた場合を示している。図９および図１０では、最も上部のバッフルプレート５０ａを載置台２３の側面側から突出するように設けた場合を示したが、これに限定されるものではない。最も上部のバッフルプレート５０ａは、処理室４の側面側から突出するように設けてもよい。

また、本実施形態では、載置台２３の基板Ｇが載置される載置面２３ａを平坦とした場合について示したが、これに限定されるものではない。載置台２３は、載置面２３ａの外縁に沿って突出する突出部８０を設けてもよい。図１１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０は、載置面２３ａの外縁に沿って突出部８０が設けられている。突出部８０は、所定の高さで基板Ｇの外周を囲むように形成されている。プラズマ処理装置１０は、載置面２３ａに載置された基板Ｇに対してプラズマ処理を実施した場合、基板Ｇの周辺領域でプラズマ処理の処理特性が変化する場合がある。例えば、プラズマ処理装置１０は、載置面２３ａに載置された基板Ｇに対して、プラズマエッチングを実施した場合、基板Ｇの周辺領域では中心領域に対して未反応のプラズマガスの割合が多くなる。そのため、ローディング効果により、基板Ｇの周辺領域でエッチングレートが高くなり、基板Ｇの面内のエッチングの均一性が低下する。そこで、プラズマ処理装置１０は、載置面２３ａの外縁に沿って突出部８０を設けて、プラズマ化したガスが外側へ流れることを阻害して周辺領域のガスの流速を低下させ、ローディング効果により基板Ｇの周辺領域でエッチングレートが高くなることを抑制する。突出部８０の幅および高さは、ローディング効果による基板Ｇの周辺領域でのエッチングレートの状況に応じて、適宜定めればよい。突出部８０を超えて排気されるガスをバッフルプレート５０にて失活させるためには、突出部８０の上端からバッフルプレート５０ａまでの高さよりもバッフルプレート５０ａの基端から先端部分５１ａまでの長さが長くなるように構成することが好ましい。

図１２は、実施形態に係るエッチングの変化の一例を示す図である。図１２には、基板Ｇの中心から位置ごとのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）の変化が示されている。エッチングレートは、基板Ｇの所定の位置のエッチングレートを基準として、規格化して示している。図１２には、バッフルプレート５０を設けていない場合のエッチングレートの変化が「バッフルなし」として示されている。また、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けた場合のエッチングレートの変化が「バッフルあり」として示されている。また、バッフルプレート５０ａ、５０ｂと突出部８０を設けた場合のエッチングレートの変化が「バッフル、突出部あり」として示されている。突出部８０は幅３０ｍｍとした。図１２に示すように、バッフルプレート５０を設けていない場合と比較して、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けた場合は、基板Ｇの周辺のエッチングレートが低くなり、基板Ｇの面内でのエッチングの均一性が向上している。また、バッフルプレート５０ａ、５０ｂと突出部８０を設けた場合は、基板Ｇの周辺のエッチングレートがさらに低くなり、基板Ｇの面内でのエッチングの均一性がさらに向上している。このように、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０を設けることで、基板Ｇの面内のプラズマ処理の処理特性の均一性が向上する。また、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０と突出部８０を設けることで、基板Ｇの面内のプラズマ処理の処理特性の均一性がさらに向上する。

また、バッフルプレート５０は、上面に溶射膜が設けられてもよい。図１３は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０は、載置台２３の側面側と処理室４の側面側とから交互に２つのバッフルプレート５０ａ、５０ｂが設けられている。バッフルプレート５０ａ、５０ｂは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などの溶射膜９０が上面に設けられている。溶射膜９０は、表面が粗いため、副生成物等が付着しやすい。よって、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂに溶射膜９０を設けることで、プラズマ処理で発生した副生成物等を溶射膜９０でとらえることができる。一方、溶射膜９０を設けない場合でも、バッフルプレート５０ａ、５０ｂの表面をブラスト処理して表面粗さを大きくすることで、副生成物を付着させることができる。また、溶射膜９０は、腐食性ガスからバッフルプレートを保護するために設けられる場合がある。この場合、溶射膜９０は、バッフルプレート全面に設けられる。

以上のように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、処理室４と、排気口３０と、複数のバッフルプレート５０とを有する。処理室４は、基板Ｇが載置される載置台２３が内部に設けられ、基板Ｇに対するプラズマ処理が実施される。排気口３０は、載置台２３の周囲の、載置台２３の基板Ｇが載置される載置面２３ａよりも低い位置に設けられ、処理室４内を排気する。複数のバッフルプレート５０は、導電性材料からなり、接地電位にそれぞれ接続され、排気口３０への排気の流れに対して排気口３０よりも上流側に設けられている。複数のバッフルプレート５０は、載置台２３の側面側と処理室４の側面側とから交互に突出し、当該突出させた先端部分が間隔を空けて重複する。これにより、プラズマ処理装置１０は、プラズマ化したガスが排気口３０に流れる際にバッフルプレート５０で失活させることができ、プラズマ化したガスが排気口３０に流れることを抑制できるため、不安定な放電を抑制できる。また、プラズマ処理装置１０は、バッフルプレート５０ａ、５０ｂを設けたことにより、対向電極の面積を拡大するため、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。

また、プラズマ処理装置１０は、複数のバッフルプレート５０のうち、最も上部のバッフルプレート５０ａが、載置台２３の側面側から突出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、排気部４０から反跳したパーティクル６０が載置台２３側へ飛翔することを抑制できる。

また、プラズマ処理装置１０は、複数のバッフルプレート５０のうち、最も上部のバッフルプレート５０ａが、処理室４の側面側から突出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、載置台２３側が開口になり、排気経路が大きく屈曲せずにスムーズにバッフルプレート５０の間へ排気が流れ込むため、排気特性が向上する。

また、プラズマ処理装置１０は、複数のバッフルプレート５０が、載置台２３の周囲の全周に設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、対向電極の面積がより拡大するため、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。

また、プラズマ処理装置１０は、載置台２３の側面を載置台２３の上端まで覆う導電性のカバー部５５を有する。複数のバッフルプレート５０のうち、載置台２３の側面側から突出するバッフルプレート５０は、カバー部５５に設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、対向電極の面積がより拡大するため、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。

また、プラズマ処理装置１０は、複数のバッフルプレート５０のうち、載置台２３の側面側および処理室４の側面側の最も上部のバッフルプレート５０の上面に溶射膜９０が設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、プラズマ処理で発生した副生成物等を溶射膜９０でとらえることができる。

また、プラズマ処理装置１０は、載置台２３の基板が載置される載置面２３ａの外縁に沿って突出する突出部８０が設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、基板Ｇの面内のプラズマ処理の処理特性の均一性を向上させることができる。

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記実施形態では、誘導結合型のプラズマ処理装置１０として処理室４の上部に誘電体窓（誘電体壁２）を介して高周波アンテナが設けられた場合について示したが、誘電体窓ではなく金属窓を介して高周波アンテナが設けられた場合についても適用できる。この場合、処理ガスの供給は、梁構造等の十字状のシャワー筐体１１からではなく金属窓にガスシャワーを設けて供給してもよい。また、上記実施の形態では、プラズマ処理装置１０として誘導結合型のプラズマ処理装置を取り上げたが、これに限らず、プラズマ処理装置１０は、載置台２３が下部電極となるように上部電極を設けてこれらの間に容量結合プラズマを形成する容量結合型のプラズマ処理装置であってもよい。

また、上記実施形態は、プラズマエッチングやプラズマアッシングを行う装置として説明したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置１０に適用することができる。さらに、上記実施形態では、基板としてＦＰＤ用の矩形基板を用いた例を示したが、他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。

１ 本体容器
４ 処理室
２３ 載置台
２３ａ 載置面
３０ 排気口
３１ 排気配管
３２ 自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）
３３ 真空ポンプ
４０ 排気部
５０、５０ａ～５０ｄ バッフルプレート
５１ａ、５１ｂ 先端部分
５４ 排気領域
５５ カバー部
８０ 突出部
９０ 溶射膜
１００ 制御部
Ｇ 基板

Claims (4)

1. 基板が載置される載置台が内部に設けられ、基板に対するプラズマ処理が実施される処理室と、
   前記載置台の側面を前記載置台の上端まで覆い、接地電位に電気的に接続された導電性のカバー部と、
   前記載置台の周囲の、前記載置台の基板が載置される載置面よりも低い位置に設けられ、前記処理室内を排気する排気口と、
   導電性材料からなり、接地電位にそれぞれ接続され、前記排気口への排気の流れに対して前記排気口よりも上流側に設けられ、前記載置台の側面側と前記処理室の側面側とから交互に突出し、当該突出させた先端部分が間隔を空けて重複し、屈曲した排気経路を形成する複数のバッフルプレートと、
   を有し、
   前記複数のバッフルプレートのうち、最も上部のバッフルプレートは、前記処理室の側面側から突出し、
   最も下部のバッフルプレートは、前記排気口の入り口に設置され、複数の間口を有し、
   前記複数のバッフルプレートのうち、前記載置台の側面側から突出するバッフルプレートは、前記カバー部に設けられ、前記カバー部を介して接地された
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記複数のバッフルプレートは、前記載置台の周囲の全周に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記複数のバッフルプレートのうち、前記載置台の側面側および前記処理室の側面側の最も上部のバッフルプレートは、上面に溶射膜が設けられた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記載置台は、前記基板が載置される載置面の外縁に沿って突出する突出部が設けられた
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

Images