JP4163437B2 - プラズマ処理装置用誘電体窓 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるプラズマ処理装置の１つとして、真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管に高周波電力を印加することによって真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して真空容器内にプラズマを発生させる高周波誘導方式のプラズマ処理装置がある。
【０００３】
高周波誘導方式のプラズマ処理装置の一例としてプラズマ処理装置２００を図１１に示す。
【０００４】
図１１に示すように、プラズマ処理装置２００は、略中空円柱形状の真空容器２０１と、真空容器２０１の上部における開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓２０５とを備えており、真空容器２０１と誘電体窓２０５とで密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室２４０が形成されている。また、真空容器２０１の外側側面には、真空容器２０１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供給装置２０２と、真空容器２０１内（処理室２４０内）の空気若しくは反応ガスの排気を行う排気装置の一例である真空ポンプ２０３が備えられている。また、誘電体窓２０５の上方近傍にはコイル２０６が配置されており、コイル２０６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源２０４と整合器２１０とが真空容器２０１の外側に備えられている。また、真空容器２０１内における底面中央付近には、基板電極２０７が備えられており、この基板電極２０７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源２０９と整合回路２３０とが真空容器２０１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置２００によりプラズマ処理が施される基板２０８が、真空容器２０１内の基板電極２０７の上に載置されている。
【０００５】
また、真空容器２０１の側壁内部には、冷温媒流路２１５が形成されており、サーキュレータ２１６により温度制御された水が冷温媒流路２１５内に流される。また、基板電極２０７にも冷温媒流路２１８が形成されており、別のサーキュレータ２１７により温度制御された水が冷温媒流路２１８内に流される。
【０００６】
このような構成のプラズマ処理装置２００により基板２０８に対してドライエッチングやプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理を行う方法について説明する。
【０００７】
まず、図１１において、真空容器２０１内に反応ガス供給装置２０２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ２０３で真空容器２０１内の空気の排気を行い、真空容器２０１内を所定の反応ガスで満たすとともに所定の圧力に保つ。その後、コイル用高周波電源２０４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力をコイル２０６に印加する。これにより、真空容器２０１内、すなわち処理室２４０内にプラズマを発生させることができ、上記プラズマにより基板電極２０７上に載置された基板２０８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極２０７にも基板電極用高周波電源２０９により高周波電力を印加することで、基板２０８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。また、真空容器２０１の側壁内部における冷温媒流路２１５に温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理装置２００におけるプラズマ処理中及びプラズマ処理待機中（すなわち、プラズマ非処理時）において、基板電極２０７の内部の冷温媒流路に別のサーキュレータ２１７により温度制御された水が流されることにより、基板電極２０７の温度が一定に保たれている。基板電極２０７の温度の一定保持は、処理室２４０内のプラズマの熱照射や反応ガスからの伝熱や基板２０８に入射するイオンエネルギーによって基板２０８の温度の上昇を抑制することができる。
【０００８】
また、真空容器２０１内の冷温媒流路２１５にサーキュレータ２１６により、温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理中における処理室２４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及びアース電位とされている真空容器２０１の壁面に入射されるイオンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑制することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示した方式では、誘電体窓２０５の下面（すなわち真空側の面）に反応生成物が多量に堆積するために、真空容器２０１内におけるダストの発生や、プラズマ処理装置２００のメンテナンス間隔が短くなるという問題点がある。また、上記誘電体窓２０５への反応生成物の堆積により、真空容器２０１内の雰囲気が安定せず、プラズマ処理の再現性に乏しいという問題点がある。このような問題点について以下に詳述する。
【００１０】
プラズマ処理を重ねていくにつれて上記の堆積膜は膜厚を増していくが、堆積膜がある膜厚を越えると膜応力によりはがれが生じ、真空容器２０１内においてダストとなって基板２０８上に降ってくる。図１１のプラズマ処理装置２００における方式では、少数の基板２０８をプラズマ処理しただけでダストが発生する場合があるため、処理室２４０を大気開放して誘電体窓２０５を純水あるいはエタノール等で洗浄（メンテナンス）する頻度が高くなるという問題点がある。
【００１１】
また、プラズマ処理を重ねていくと、上述した堆積膜の膜厚が変化するため、反応ガスの吸着率が変化し、真空容器２０１内の雰囲気、すなわち反応ガスの分圧が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。また、プラズマ処理中に誘電体窓２０５に衝突する高エネルギーイオンによる加熱で誘電体窓２０５の温度が変動することも反応ガスの吸着率の変化を引き起こす原因となっている。
【００１２】
上記の問題は、連続処理時間が著しく長い場合や、コイル２０６に印加する高周波電力が大きい場合に、著しく生じる。誘電体窓２０５の過昇温が起き、この誘電体窓２０５と堆積物との熱膨張率の差によって、誘電体窓２０５に堆積された薄膜の膜応力が高まって上記薄膜の剥がれが発生し、処理室２４０内においてダストが発生するという問題がある。
【００１３】
上記の夫々の問題を解決するためには、誘電体窓２０５中にも冷温媒の流路を設けて、温度制御された上記冷温媒を上記流路内に流して、誘電体窓２０５の温度制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような方法により誘電体窓２０５の温度制御を行うことは以下に説明する問題があり、従来困難と考えられ実現していなかった。
【００１４】
すなわち、真空容器２０１の上面の略全体に形成された開口部を塞いで真空容器２０１を密閉する略円板形状の誘電体窓２０５は、処理室２４０の真空引き時に繰り返し大気圧力を受けて、大きな曲げ応力を受けることとなる。このような誘電体窓２０５の内部に上記流路を形成した場合にあっては、上記流路に流す冷温媒の圧力による力をさらに誘電体窓２０５は受けることとなるとともに、さらに加えて処理室２４０内外の温度差による温度歪みが発生し、誘電体窓２０５は上記温度歪みによる熱応力を受けることとなり、このような夫々の力（若しくは応力）に耐え得てかつその内部に上記流路を有する略円盤形状の誘電体窓２０５の構造及びその製造方法が無いという問題点がある。
【００１５】
また、誘電体窓２０５は、処理室２４０外部で励起された電磁界を処理室２４０内部に伝達する必要があるが、誘電体窓２０５の内部に流路を設けた場合にあっては、上記流路内に流される冷温媒が上記電磁界の伝達を著しく阻害するものと考えられているという問題点がある。
【００１６】
また、誘電体窓２０５はその処理室２４０側の表面が、処理室２４０内において発生される反応ガスのプラズマによりスパッタリングを受けることとなるため、誘電体窓２０５にはコンタミネーションを生じない純粋な材料として、例えば、石英ガラスやセラミックスが用いられているが、これらの材料は融点が高く、しかも脆性が強いという特性があり、誘電体窓２０５中に上記流路等を鋳造や溶接等というような方法で形成することが困難であるという問題点がある。
【００１７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、処理室内でのダスト発生や雰囲気の変動の原因となる誘電体窓そのものの温度変化を抑制できる冷却又は加温が可能なプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１９】
本発明の第１態様によれば、真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管より高周波電力を印加し、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用誘電体窓であって、
第１誘電板と第２誘電板とが接合されてなり、かつ上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温媒流路を有することを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、上記第１誘電板は、概略平板形状を有し、かつ互いに連通した凹部が形成されかつ上記第２誘電板と接合される第１接合表面と、プラズマ処理装置における上記処理室の外側に面する処理室外側表面とを備え、上記第２誘電板は、概略平板形状を有し、かつ上記第１誘電板の上記第１接合表面と接合される第２接合表面と、上記処理室の内側に面する処理室内側表面とを備え、
上記冷温媒流路は、上記第１誘電板の上記凹部と上記第２誘電板の上記第２接合表面とで囲まれて形成されている第１態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２１】
本発明の第３態様によれば、上記冷温媒流路の冷温媒の流出口及び流入口が共に、上記第１誘電板の上記処理室外側表面、又は上記第２誘電板の上記処理室内側表面に形成されている第２態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、接着剤による接着により行われている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、上記接着剤が硬化後も弾性を保つゴム系接着剤であり、上記第１接合表面と第２接合表面との間に上記接着剤により接着剤層が厚さ１０μｍ以上で形成されている第４態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、上記接着剤がシリコンゴム系接着剤である第５態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、上記接着剤が上記冷温媒流路の内側にはみ出している第４態様から第６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との材質が共に石英ガラスであり、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、高温原子間接合により行われている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電窓を提供する。
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、互いに連通した凹部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、
上記第１接合表面又は上記第２接合表面に接着剤を塗布する工程と、
上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させるように上記接着剤を介して、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させる工程と、
上記密着させた上記接着剤を硬化させることにより上記第１接合表面と上記第２接合表面とを接合する工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１１態様によれば、上記接着剤は、熱硬化性のシリコン系接着剤である第１０態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１２態様によれば，上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１０態様又は第１１態様に記載のプラズマ処理装置用の誘電体窓製造方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１３態様によれば、材質が石英ガラスである第１誘電板における互いに連通した凹部が形成された第１接合表面と、材質が石英ガラスである第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、
上記第１接合表面及び上記第２接合表面を研磨する工程と、
上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させながら、上記冷温媒流路内を真空排気する工程と、
上記冷温媒流路内を真空排気しながら上記密着させた上記第１誘電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１７００度以下で加熱して保持することにより、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを原子間接合する工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
まず、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓製造方法について、図１、図２、図３及び図１０を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本第１実施形態にかかるプラズマ処理装置用誘電体窓の一例である誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１００の構造を示す模式断面図である。
【００３５】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、上面に開口部を有する略中空円柱形状の真空容器１と、真空容器１の上記開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓５とを備えており、真空容器１と誘電体窓５とにより密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室４０が形成されている。言いかえれば、誘電体窓５は真空容器１の隔壁の一部をなし、これにより、処理室４０が形成されている。また、真空容器１の外側には、真空容器１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供給装置２と、真空容器１内の空気若しくは反応ガスの排気（真空排気）を行う排気装置である真空ポンプ３が備えられている。また、誘電体窓５の上方近傍にはコイル６が配置されており、コイル６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源４と整合器１０とが真空容器１の外側に備えられている。ここで、このコイル６の平面形状（図１におけるＢ−Ｂ矢視図）を図１０に示す。図１０に示すように、コイル６はその中央部分にて接続され、かつ上記中央部分から放射状かつ上記中央部分に対して時計方向に伸びるように配置された複数の筋状の電極により形成されている。なお、プラズマ処理装置１００がコイル６を備える場合に代えて、例えば、板状に形成された電極、又は、導波管等が備えられているような場合であってもよい。また、処理室４０内における底面中央付近には、基板電極７が備えられており、この基板電極７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源９と整合器３０とが真空容器１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置１０１によりプラズマ処理が施される被加工物の一例である基板８が、処理室４０内の基板電極７の上に載置される。
【００３６】
また、誘電体窓５は、概略平板形状を有する第１誘電板５１の第１接合表面５１ａと第２誘電板５２の第２接合表面５２ａとが接合されることにより形成されており、第１誘電板５１における第１接合表面５１ａとは反対側の表面は、プラズマ処理装置１００の処理室４０の外側に（プラズマ処理装置１００の外側が大気に面する場合にあっては大気側に）面する処理室外側表面５１ｂであり、第２誘電板５２における第２接合表面５２ａとは反対側の表面は、処理室４０の内側に（すなわち、処理室４０の真空側に）面する処理室内側表面５２ｂとなっている。また、図１、及び図２の誘電体窓５の模式断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａ側には、凹部が一筆書き状に連通して形成された溝部が形成されており、この溝部と第２接合表面５２ａとで囲まれた冷温媒流路の一例である第１冷温媒流路１１が、誘電体窓５の内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。言いかえれば、誘電体窓５における第１誘電板５１と第２誘電板５２との間に、第１冷温媒流路１１が上記全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。また、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂには、第１冷温媒流路１１への冷温媒となる流体の流入口１８及び流出口１９が形成されている。さらに、プラズマ処理装置１００においては、第１冷温媒流路１１への流入口１８及び流出口１９に接続された配管若しくはチューブ等により形成された管路である循環通路１２ａ及び１２ｂを通して、上記冷温媒となる流体の一例である純水を流して循環させる循環機構の一例である第１サーキュレータ１２が、真空容器１の外側に備えられている。図１０に示すように、循環通路１２ａ及び１２ｂは、コイル６に干渉しない位置に配置され、循環通路１２ａ及び１２ｂを形成している上記管路の材質には誘電体（例えば、テフロン（登録商標）等）が用いられ、コイル６から発生される電磁波を上記管路が吸収しない構造としている。なお、第１サーキュレータ１２内には温度制御装置（図示しない）が備えられており、循環される純水の温度が一定となるように制御可能となっている。
【００３７】
また、コイル６と誘電体窓５との間、すなわち、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂ全体を覆うように、電気絶縁板兼断熱板である断熱板１３（例えば、マイカ製の板）が設けられており、コイル６が断熱板１３を介して誘電体窓５に押し付けられている。また、真空容器１の側壁内部には、第２冷温媒流路１５が設けられており、第２サーキュレータ１６により温度制御された冷温媒、例えば水を流すことができ、真空容器１の温度を制御することが可能となっている。また、基板電極７には第３サーキュレータ１７が接続され、第３サーキュレータ１７により温度制御された冷温媒、例えば水を流して、基板電極７の温度を一定に保つことが可能となっている。
【００３８】
次に、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００において用いた誘電体窓５の製造方法について説明する。また、図３は、誘電体窓５の第１誘電板５１及び第２誘電板５２の模式的な断面図を用いた誘電体窓５の製造工程の概略説明図である。
【００３９】
まず、図３（Ａ）に示すように、共に円盤形状の第１誘電板５１及び第２誘電板５２を用意する。本第１実施形態においては、第１誘電板５１及び第２誘電板５２の材質は共に石英ガラスであって、各々直径３４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍである。なお、図３（Ａ）から（Ｅ）において、第１誘電板５１における図示上面が処理室外側表面５１ｂ、図示下面が第１接合表面５１ａとなっており、第２誘電板５２における図示上面が第２接合表面５２ａ、図示下面が処理室内側表面５２ｂとなっている。次に、図３（Ｂ）に示すように、第１誘電板５１における第１接合表面５１ａに、第１冷温媒流路１１（以降単に、冷温媒流路１１という）となる凹部の一例である凹状の溝部５１ｃを形成する。本第１実施形態においては、溝部５１ｃの形成幅と、隣接する溝部５１ｃ間の幅（すなわち、第１接合表面５１ａにおける隣接する溝部５１ｃ間における溝部５１ｃが形成されていない部分の幅）とが共に１７ｍｍとしており、また、溝部５１ｃの形成深さを３ｍｍとしている。従って、処理室４０内側に面する誘電体窓５の面積の約５０％が溝部５１ｃの面積、すなわち、冷温媒流路１１の面積となっている。さらに、図３（Ｃ）に示すように、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂに流体の流入口１８および流出口１９を形成する。
【００４０】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａに接着剤の一例であるシリコン系接着剤２０を筋状に塗布する。上記接着剤としては、好ましくは、硬化後も弾性を保つゴム系接着剤、例えば、熱硬化性のシリコン系接着剤が用いられる。
【００４１】
そして、図３（Ｅ）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａ及び第２誘電板５２の第２接合表面５２ａをシリコン系接着剤２０を介して押圧して、シリコン系接着剤２０を冷温媒流路１１の内側に若干はみ出るように互いを密着させる。この状態における冷温媒流路１１の拡大図を図３（Ｆ）に示す。図３（Ｆ）に示すように、シリコン系接着剤２０は、冷温媒流路１１の内側にはみ出されて、はみ出されたシリコン系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有する隅部及び上記隅部近傍全体を覆っている。また、上記においてシリコン系接着剤２０を塗布する量は、第１接合表面５１ａに所望の厚さ、好ましくは１０μｍ以上の厚さの接着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの上記接着剤層２２）を与えると共に、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとが密着された際に、溝部５１ｃの両端部内側に、直径にして１ｍｍ前後かつ溝部５１ｃの端部沿いにひも状にシリコン系接着剤２０がはみ出す程度とするのが好適である。また、上記密着後の接着剤層２２の厚さの確保のために、第１接合表面５１ａ若しくは第２接合表面５２ａに予め接着剤層２２の厚さに等しいスペーサを多数貼っておくか、又は、シリコン系接着剤２０にフィラーを入れておき、第１接合表面５１ａ若しくは第２接合表面５２ａにシリコン系接着剤２０とともに上記フィラーを供給するような場合であってもよい。
【００４２】
その後、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとを密着させた状態の第１誘電板５１及び第２誘電板５２を、加熱装置、例えば電気炉内に入れて加熱し、シリコン系接着剤２０を所定の温度にて所定の時間をかけて熱硬化させ、誘電体窓５を完成させる。なお、上記のようにシリコン系接着剤２０を積極的に熱硬化させることが好ましいが、このような場合に代えて、例えば、自然にシリコン系接着剤２０を硬化させるような場合であってもよい。
【００４３】
以上のように構成されて製造される誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置１００の動作について説明する。
【００４４】
図１において、まず、真空容器１内の基板電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次に、真空容器１内の処理室４０に反応ガス供給装置２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で処理室４０内の空気の排気を行い、処理室４０内を反応ガスで満たすとともに、所定の圧力に保つ。その後、コイル用高周波電源４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル６に印加する。これにより、断熱板１３と誘電体窓５を介して、処理室４０内の反応ガスに高周波の電磁界を伝播させてプラズマを発生させて、上記発生されたプラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行う。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００４５】
プラズマ処理装置１００におけるプラズマ処理中及びプラズマ処理待機中（すなわち、プラズマ非処理時）において、基板電極７の内部の冷温媒流路に第３サーキュレータ１７により温度制御された水が流されることにより、基板電極７の温度が一定に保たれている。基板電極７の温度の一定保持は、処理室４０内のプラズマの熱照射や反応ガスからの伝熱や基板８に入射するイオンエネルギーによって基板８の温度の上昇を抑制する。
【００４６】
また、真空容器１内の第２冷温媒流路１５に第２サーキュレータ１６により、温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理中における処理室４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及びアース電位とされている真空容器１の壁面に入射されるイオンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑制する。
【００４７】
さらに、誘電体窓５においても、その内部の冷温媒流路１１に第１サーキュレータ１２により一定の温度に保たれた純水が循環通路１２ａ及び１２ｂと、流入口１８と流出口１９を経て循環される。プラズマ処理中における処理室４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、又は第２誘電板５１の処理室内側表面５２ｂに入射するイオンエネルギーにより、誘電体窓５は加熱されるが、上記純水の循環により誘電体窓５の温度上昇が抑えられる。また、プラズマ処理を行わないプラズマ処理待機中にも誘電体窓５の温度は、温度制御された純水の温度近くに保たれる。また、純水の制御温度を上げて誘電体窓５の温度を高い温度に保つことにより、反応生成物は誘電体窓５の表面にて昇華して堆積し難くなる。
【００４８】
上記第１実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【００４９】
まず、その内部に冷温媒流路１１が形成された誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置１００においてプラズマ処理を行う際に、冷温媒流路１１内に純水を流すような場合であっても、誘電体窓５の電磁波の透過率の低下は実用上問題とならない程僅かであり、プラズマ処理中における冷温媒流路１１への純水の循環がプラズマ処理に影響を与えることはなく、誘電体窓５の温度制御を行うことができる。
【００５０】
例えば、誘電体窓５の全面に対し冷温媒流路１１の占める面積が約５０％であり、冷温媒流路１１の形成高さが３ｍｍの場合であって、１３．５６ＭＨｚの高周波を発生させるような場合において、冷温媒流路１１内に純水がない場合に対して、純水がある場合は、プラズマの発光強度に対して電磁波の透過率は数％の低下に留まり、プラズマ処理としての実用上の問題はない。さらに、上記よりも周波数の高いマイクロ波を用いる場合には、冷温媒として上記純水の代わりに、フッ素系オイルを用いるような場合であってもよい。
【００５１】
また、直径約３５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの石英ガラス板２枚を、厚さ５０μｍのシリコン系接着剤２０で接合した誘電体窓５は、接合面が誘電体窓５の厚さ方向における略中央に位置することとなるため、構造的に接合面の応力が小さく、常用０．１ＭＰａ、最大０．２ＭＰａの冷温媒流路１１の内部圧力に耐えることができるとともに、内径３２０ｍｍの真空容器１の１０００回以上の大気圧／真空の繰り返し動作に耐えることができる。
【００５２】
また、冷温媒流路１１内にはみ出されたシリコン系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有する隅部及び上記隅部近傍全体を覆っており、これにより、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとのシリコン系接着剤２１による接合を補強された状態とすることができ、第１誘電板５１と第２誘電板５２の上記接合をより強固なものとすることができる。
【００５３】
また、シリコン系接着剤は耐水・耐熱性に富み、例えば、冷温媒として８０℃の温水を用いての長期間の循環にも耐えることができる。冷温媒流路１１にはみ出したシリコン系接着剤２１は、循環される水により多少膨潤するが、このはみ出したシリコン系接着剤２１が防壁となって、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの間に位置されていてかつ夫々を接着しているシリコン系接着剤２０への水の浸透が防止され、このようなシリコン系接着剤のはみ出し部分がない場合に比べて、第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度の寿命を長期化することができる。また、シリコン系接着剤は、冷温媒流路１１内に冷温媒がない状態で、例えば、コイル６への９００Ｗの高周波電力印加による約３０分間の連続放電にも耐えることができ、さらに、誘電体窓５の温度が１５０℃にまで上昇されるような場合であっても処理室４０を真空状態に維持しながら上記接合を保持することができる。
【００５４】
また、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの間にシリコン系接着剤により所望の厚さの接着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの接着剤層２２）が形成されるように第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合が行われるような場合にあっては、シリコン系接着剤の特性により硬化後も接着剤層２２は柔軟性を有するため、誘電体窓５が大気圧／真空の繰り返し圧力を受けて、第１誘電板５１と第２誘電板５２において変形が生じさせられるような場合、又は、冷温媒流路１１内への温度制御された冷温媒の循環／停止に伴い第１誘電板５１と第２誘電板５２の夫々の急激な伸縮が発生するような場合においては、上記接着剤層２２の柔軟性により上記接着剤層２２内に発生する応力を和らげることができ、誘電体窓の耐久性を向上させることができる。また、プラズマ処理の際には処理室４０内のプラズマにより紫外線が発生されて、上記発生された紫外線が誘電体窓５にも照射されることとなるが、シリコン系接着剤２０により形成された接着剤層２２は上記紫外線の照射にも十分に耐え得る。
【００５５】
また、第１誘電板５１に冷温媒流路１１と冷温媒の流入口１８及び流出口１９を形成して、第２誘電板５２は凹凸のない略平板状に形成するような（特に、処理室内側表面５２ｂには凹凸の形成等の加工を極力避けるような）誘電体窓５の構造は、処理室４０の真空化の際に第１誘電板５１に加わる大気圧による圧縮応力、及び第２誘電板５２に加わる引張り応力に対して耐え得ることができ、脆性材料により形成されている誘電体窓の耐久性を高めて、誘電体窓の破損を防止することができるという効果がある。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓６０と誘電体窓６０の製造方法について説明する。
【００５７】
誘電体窓６０は、その適用用途と全体形状においては図１において説明した第１実施形態の誘電体窓５と基本的に異なるところがない。すなわち、本第２実施形態において、誘電体窓６０を形成している第１誘電板６１と第２誘電板６２は、第１実施形態における第１誘電板５１と第２誘電板５２とにその基本的な形状においては変わるところはない。第１実施形態と第２実施形態との異なる点は、第１誘電板６１と第２誘電板６２の材質を石英ガラスに限定したこと、及び第１誘電板６１と第２誘電板６２との接合方法にある。以下に上記異なる点について説明する。また、図４は、誘電体窓６０の第１誘電板６１及び第２誘電板６２の模式的な断面図を用いた誘電体窓６０の製造工程の概略説明図である。
【００５８】
図４（Ａ）に示すように、共に円盤形状に石英ガラスにより形成された第１誘電板６１及び第２誘電板６２を用意する。なお、図４（Ａ）から（Ｆ）において、第１誘電板６１における図示上面が処理室外側表面６１ｂ、図示下面が第１接合表面６１ａとなっており、第２誘電板６２における図示上面が第２接合表面６２ａ、図示下面が処理室内側表面６２ｂとなっている。次に、図４（Ｂ）に示すように、第１誘電板６１における第１接合表面６１ａに、冷温媒流路１１となる凹状の溝部６１ｃ（凹部の一例である）を形成する。さらに、図４（Ｃ）に示すように、第１誘電板６１の処理室外側表面６１ｂに流体の流出口６９となる下穴６９ａを形成する。次いで、図４（Ｄ）に示すように、第１誘電板６１の第１接合表面６１ａ及び第２誘電板６２の第２接合表面６２ａを研磨して、表面の微細な凹凸を除去し、高精度の平面とする。そして、図４（Ｅ）に示すように、上記研磨が行われた第１誘電板６１の第１接合表面６１ａと第２誘電板６２の第２接合表面６２ａとを密着させた後、流出口６９の下穴６９ａに排気装置の一例である真空ポンプ６５を耐熱口金６３と耐熱フレキシブルチューブ６４とを介して接続して、冷温媒流路１１内の空気を真空ポンプ６５で排気し、冷温媒流路１１内を真空化する。これにより、第１誘電板６１と第２誘電板６２とを互いに夫々の略全面において均一に加圧することができる。その後、真空ポンプ６５で排気を続けながら第１誘電板６１及び第２誘電板６２を高温炉中で９００℃以上１７００℃以下の範囲の加熱温度にて加熱することにより、第１接合表面６１ａと第２接合表面６２ａとを原子間接合する（すなわち、高温原子間接合を行う）。その後、第１誘電板６１及び第２誘電板６２を上記高温炉から取り出して冷却した後、図４（Ｆ）に示すように、第１誘電板６１の処理室外側表面６１ｂに流体の流入口６８を形成するとともに、流出口６９の下穴６９ａを仕上げ加工して流出口６９を形成し、誘電体窓６０を完成させる。
【００５９】
上記第２実施形態における誘電体窓６０の製造方法によれば、上記第１実施形態の誘電体窓５のように第１誘電板５１と第２誘電板５２とをシリコン系接着剤による厚みのある接着剤層２２を介して接合するのではなく、このような接着剤を用いずに、共に石英ガラスにより形成されている第１誘電板６１と第２誘電板６２とを原子間接合により石英ガラス自身を接合しているため、第１実施形態の誘電体窓５と比べて、誘電体窓６０は、より接合強度が高く、より高温度での使用に耐え、プラズマにより発生して照射される紫外線に対してもより耐性が高く、あらゆる種類の冷温媒にも侵されることが無く、また、プラズマ処理装置より誘電体窓を取り外して誘電体窓の内外周の洗浄のためのフッ酸洗浄等にも耐えることができるという利点がある。なお、誘電体窓６０はその製造方法が上記の通り上記第１実施形態の誘電体窓５とは異なるが、誘電体窓６０をプラズマ処理装置に取り付けてプラズマ処理を行う際における誘電体窓６０の動作については、第１実施形態の誘電体窓５と同様である。
【００６０】
以上述べた本発明の第１実施形態及び第２実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、言うまでもない。
【００６１】
例えば、上記第１実施形態において、前記シリコン系接着剤２０の塗布を第１接合表面５１ａのみに行うような場合に代えて、第１接合表面５１ａと共に第２接合表面５２ａにも上記塗布を行うような場合であってもよく、また、第２接合表面５２ａのみに上記塗布を行うような場合であってもよい。
【００６２】
また、上記シリコン系接着剤２０が押し出されて、はみ出されたシリコン系接着剤２１が、冷温媒流路１１の上記隅部に位置するような場合に代えて、第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度が十分に維持できるような場合にあっては、上記シリコン系接着剤２０がはみ出されないような場合であってもよい。
【００６３】
また、溝部５１ｃが第１誘電板５１の第１接合表面５１ａにのみ形成されるような場合に代えて、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１誘電板１６１の第１接合表面１６１ａと第２誘電板１６２の第２接合表面１６２ａの夫々に、相対するように溝部１６１ｃ及び１６２ｃが形成されて、冷温媒流路１１が形成されるような場合であってもよい。
【００６４】
さらに、図５（Ｃ）に示すように、第１誘電板１７１を冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを形成させた平板形状とし、第２誘電板１７２に溝部１７２ｃを形成させて、図５（Ｄ）に示すように、第１誘電板１７１と第２誘電板１７２とを接合して冷温媒流路１１が形成されるような場合であってもよい。このとき、例えば、溝部１７２ｃが形成される第２誘電板１７２を第１誘電板１７１よりも厚くすることで、第２誘電板１７２の強度を確保することもできる。
【００６５】
さらに、図５（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、第１誘電板１８１と第２誘電板１８２とを夫々セラミック素材のグリーンシートを多層重ねて形成して、図５（Ｆ）に示すように互いに接合させながら上記多層のグリーンシートを焼成させることにより一体化させて、誘電体窓を形成するような場合であってもよい。
【００６６】
さらに加えて、図５（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように、誘電体窓を三層の誘電板を接合して形成するような場合であってもよい。すなわち、第１誘電板１９１は冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを形成させた平板形状とし、第２誘電板１９２は平板形状とし、冷温媒流路１１となるその上下面に貫通された溝部１９３ｃが形成された第３誘電板１９３を、第１誘電板１９１と第２誘電板１９２との間に挟むようにして、上記接着剤による接合又は上記高温原子間接合により接合して誘電体窓を形成することが可能である。
【００６７】
また、冷温媒流路の形成パターンの変形例として、図６にプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓８０の模式断面図（上記第１実施形態における図２に相当する図）を示す。図６に示すように、冷温媒流路８７が、誘電体窓８０と一体の多数の円柱状の支柱８６の間の空間からなり、誘電体窓８０のほぼ全面にわたって均等に配置されているような場合であっても、上記第１実施形態における誘電体窓５と同様な効果を得ることができる。なお、この誘電体窓８０は第１実施形態の誘電体窓５と同様に、第１誘電板と第２誘電板とが接合されることにより形成されており、誘電体窓８０への流体の流入口８８及び流出口８９は第１誘電板に形成されて、それぞれ２箇所ずつ計４箇所設けられている。
【００６８】
また、さらに別の冷温媒流路の形成パターンの変形例として、図７にプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓９０の模式断面図（上記第１実施形態における図２に相当する図）を示す。この誘電他窓９０も第１誘電板と第２誘電板とが接合されることにより形成されており、図７に示すように、冷温媒流路９７が、第１誘電板と一体の多数の半円弧状の支柱９６の間の空間からなり、第１誘電板、すなわち、誘電体窓９０のほぼ全面にわたって冷温媒流路９７が均等に配置されているような場合であっても、上記第１実施形態における誘電体窓５と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
また、以上述べた本発明の実施形態においては、第１誘電板及び第２誘電板が石英ガラスにより形成されている場合について説明したが、このような材料に代えて、第１誘電板及び第２誘電板が、共に、シリコン、又は窒化シリコン、又はジルコニア、又はアルミナ、又はサファイア、又は窒化アルミニウムにより形成されている場合であってもよい。また、第１誘電板と第２誘電板が共にこれら複数の材料のうちの２以上の材料の組み合わせであってもよい。特に、第２誘電板は、真空処理装置の内壁面の一部を構成する部材であるため、コンタミネーションや脱ガス特性に優れている必要があり、用途に応じて適切な材料を選択、さらに、適切な純度を選択することが望ましい。高純度の石英ガラスはシリコン系半導体を用いたデバイスの製造工程において、優れた低コンタミネーション性と耐久性を有する。窒化シリコンは機械的強度に優れ、また、それ自身がエッチングされても酸素原子放出量が極めて小さいという特徴がある。アルミナやサファイアは、熱伝導性が良く（すなわち熱伝導率がよい）、耐スパッタリング性に優れる。窒化アルミニウムは特に熱伝導性に優れ、石英ガラスの約１００倍の熱伝導率をもっているので、誘電体窓における第２誘電板の処理室内側表面において温度変化を特に小さくすることができるという特徴がある。
【００７０】
以上の夫々の実施形態に加えて、本発明の変形応用例として、図８、図９、及び図１０を用いて、本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓１０５及び誘電体窓１０５を用いたプラズマ処理装置１９９について説明する。
【００７１】
図８に示すように、プラズマ処理装置１９９は、平面的に略正方形状の断面を有する略角柱形状の外形を有し、かつその内部に略円柱形状の空間である処理室１４０を有し、かつ上面に開口部を有する真空容器１０１と、真空容器１０１の上面の開口部を塞ぐように備えられかつ略正方形状の平面を有する板状の石英ガラス製の誘電体窓１０５とを備えている。誘電体窓１０５は、処理室１４０の外側の第１誘電板１５１と、処理室１４０の内側の第２誘電板１５２とが接合（上記第１実施形態又は上記第２実施形態の接合方法によって接合）されて形成されており、図８及び図９に示すように、誘電体窓１０５の第１誘電板１５１に溝部が形成されて冷温媒流路１１１が形成されている。また、冷温媒流路１１１への冷温媒の流入口１１８と流出口１１９が第２誘電板１５２に形成されおり、流入口１１８と流出口１１９の夫々は、真空容器１０１の側壁上部において側壁上面と側壁外側とを貫通するように側壁に穿孔された管路１１２ａと１１２ｂに接続されて、さらに夫々の管路１１２ａと１１２ｂは第１サーキュレータ１１２に接続されている。
【００７２】
また、図８に示すように、第２誘電板１５２の板厚の中央付近には反応ガス供給通路１２１が第２誘電板１５２のその板状の面に沿って第２誘電板１５２の一端（図８における左側端部）からそれ以外の端部方向への放射状の複数の通路となるように形成されている。また、真空容器１０１の側壁を上下方向に貫通するように穿孔されて形成された反応ガス供給通路１２３の上側の貫通部分には、上記一端の近傍における反応ガス供給通路１２１に接続されるように第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂに形成された反応ガス流入口１２２が接続されて、さらに、反応ガス供給通路１２３は、真空容器１０１の外部に備えられている反応ガス供給装置１０２に接続されている。
【００７３】
また、第２誘電板１５２内に形成されている反ガス供給通路１２１の上記一端は、止め栓１２５にて閉じられており、また、第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂにおける中央近傍には、反応ガス供給通路１２１に接続されるように多数の反応ガス吹出し口１２４が形成されており、反応ガス吹出し口１２４より処理室１４０内に反応ガスの供給が可能となっている。
【００７４】
また、処理室１４０は、真空容器１０１の側壁下部（図８における右側下部）に形成された排気口１２６を通じて処理室１４０外の真空ポンプ１０３に接続されている。また、誘電体窓１０５の上方には、図１０に示すような上記第１実施形態のコイル６と同様なコイル１０６が配置されており、コイル１０６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源１０４と整合器１１０が接続されている。コイル１０６の下と誘電体窓１０５の上面とに挟まれるように絶縁板でありかつ断熱板である断熱板１１３が備えられている。処理室１４０の底面中央付近には、基板電極１０７が備えられており、この基板電極１０７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源１０９と整合器１３０が基板電極１０７に接続されている。また、プラズマ処理装置１９９にてプラズマ処理が施される基板８が基板電極１０７の上に載置可能となっている。さらに基板電極１０７の内部には冷温媒流路１２７が設けられており、真空容器１０１の外部に設けられた第３サーキュレータ１１７により、冷温媒流路１２７に温度制御された冷温媒を流すことが可能となっている。また、真空容器１０１の側壁内にも冷温媒流路１１５が設けられており、真空容器１０１の外部に設けられた第２のサーキュレータ１１６により冷温媒流路１１５内に温度制御された冷温媒を流すことが可能となっている。
【００７５】
このような構成のプラズマ処理装置１９９の動作に関しては上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００と基本的に同じである。
【００７６】
上記第３実施形態によれば、プラズマ処理装置１９９において、誘電体窓１０５の第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂに反応ガスを吹き出すことができる多数の反応ガス吹出し口１２４が設けられていることにより、基板電極１０７上に載置された基板８に向かうように上記多数の反応ガス吹出し口１２４から反応ガスを吹き出すことができ、処理室１４０内における基板８の周囲の反応ガスの雰囲気をより均一なものとすることができる。これにより、基板８に対してより均一にかつ効率良くプラズマ処理を行うことができるとともに、第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂより上記反応ガスが吹き出されるため、処理室１４０内において発生する反応生成物が第２誘電板１５２の表面に堆積し難くさせることができるという効果がある。
【００７７】
さらに、第２誘電板１５２に冷温媒の流入口１１８及び流出口１１９を設けて、流入口１１８及び流出口１１９を真空容器１０１の側壁上面と側壁外部とを貫通するように形成された管路１１２ａ及び１１２ｂを介して第１のサーキュレータ１１２に接続していることにより、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００よりも、メンテナンスの際のコイル１０６の着脱や誘電体窓１０５の真空容器１０１よりの着脱が容易となるとともに、誘電体窓１０５の流入口１１８及び流出口１１９に第１のサーキュレータ１１２よりの管路を取り付ける際の設計上の困難さを無くすことができるという利点がある。
【００７８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の上記第１態様によれば、真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ上記処理室外部より上記処理室内部に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管より高周波電力を印加して、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、第１誘電板と第２誘電板とが接合されてなるプラズマ処理装置用誘電体窓が、上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温媒流路が形成されていることにより、上記プラズマ処理装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）を用いてプラズマ処理を行う場合に、上記冷温媒流路に温度制御された冷温媒を流して、上記誘電体窓の温度変化を制御することができ、上記誘電体窓へ堆積する薄膜の膜厚を薄くするとともに、その膜質をより緻密なものとすることができ、上記堆積された薄膜の剥がれによるダストの発生を抑制することができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。また、上記誘電体窓を用いたプラズマ処理装置において、上記誘電体窓の上記冷温媒流路に温度制御された冷温媒として、例えば純水を流して循環させるような場合であっても、プラズマ処理における上記誘電体窓の電磁波の透過率の低下は実用上問題とならない程僅かであり、プラズマ処理中における上記純水の循環がプラズマ処理に影響を与えることなく、上記誘電体窓の温度制御を行うことができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８０】
本発明の上記第２態様によれば、上記第１態様による効果を得ることができるとともに、さらに加えて、上記冷温媒流路が上記第１誘電板の第１接合表面に形成された互いに連通された凹部と略平板形状の上記第２誘電板の第２接合表面で囲まれることにより形成され、また、上記誘電体窓が上記プラズマ処理装置に用いられた場合において、上記凹部のような凹凸部を有さない上記第２誘電板が処理室の内側、すなわち真空側に位置されるように上記誘電体窓が形成されていることにより、上記第２誘電板は上記真空による引っ張り応力に十分に耐え得る強度を有することとなり、耐久性に優れたプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。特に、上記誘電体窓の材料として用いられる脆性材料により第２誘電板が形成されていることにより上記効果は有効なものとなる。
【００８１】
本発明の上記第３態様によれば、上記誘電体窓の上記第１誘電板の処理室外側表面において、上記冷温媒流路への冷温媒の流出口及び流入口が設けられていることにより、上記処理室の外側、すなわち大気側より上記冷温媒流路へ温度制御された上記冷温媒を流すことができ、上記誘電体窓の温度制御を行うことができ、上記第１態様又は第２態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。加えて、上記誘電体窓において上記処理室外側に位置される上記第１誘電板、すなわち、大気側に面し大気圧による圧縮応力を受ける部材に上き流出口及び上記流入口が形成されているため、構造的にも破損し難く、上記誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上記プラズマ処理装置のコイル又は電極の間に上記流出口及び上記流入口への冷温媒の管路を配置することができ、このように配置することにより、上記管路が高周波電力によるプラズマの励起効率を下げることなくすことができる。
【００８２】
また、上記誘電体窓の上記第２誘電板の処理室内側表面に、上記冷温媒流路への冷温媒の流出口及び流入口が設けられているような場合にあっては、上記誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上記流出口及び上記流入口への冷温媒の管路を上記プラズマ処理装置のコイル又は電極の間に配置することなく、上記第２誘電板の上記処理室内側表面より、上記処理室を構成している真空容器の側壁を貫通するように上記管路を配置することができる。これにより、上記管路の配置によるプラズマ励起効率への影響を無くすことができ、さらにプラズマ処理装置への上記誘電体窓の着脱を容易にすることができ、プラズマ処理装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【００８３】
本発明の上記第４態様から第７態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合が、接着剤、例えば、ゴム系接着剤やシリコンゴム系接着剤により行われていることにより、種々の材質の誘電板に対し、自由な上記冷温媒流路の配置を行いながら容易に誘電体窓を製作して、上記第１態様から第３態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８４】
特に本発明の上記第７態様によれば、上記冷温媒流路の内側に、上記第１接合表面と上記第２接合表面との接合のために用いられた上記接着剤が押し出されて、はみ出されていることにより、はみ出し部分が接着剤層に対する防壁となり、上記冷温媒流路に流される例えば、高温循環水等が上記接着剤層を変質させることを防ぎ、上記第１接合表面と上記第２接合表面との上記接着剤による上記接合力を長期間保つことができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８５】
本発明の上記第８態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の夫々が、共に、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせであることにより、プラズマ被処理物（例えば基板）の材質とプラズマ処理装置に供給される反応ガス種に応じて、低コンタミネーションと脱ガス性に優れ、耐久力の高い材料を選択して、上記第１態様から第７態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８６】
本発明の上記第９態様によれば、上記第１態様から第３態様の効果にさらに加えて、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合が、上記接着剤によるのではなく、石英ガラスにより形成されている上記第１誘電板と上記第２誘電板とを上記石英ガラスの高温原子間接合により行われることにより、上記冷温媒流路内に流れる流体の種類や温度に対する制約を少なくすることができ、より多様な条件で使用することができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８７】
本発明の上記第１０態様又は第１１態様によれば、溝部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、上記第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有する真空処理装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）の製造方法において、上記第１接合表面又は上記第２接合表面に接着剤を塗布し（例えば、所定の厚さの接着剤層を形成することができるように上記接着剤を塗布し）、上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させるように上記第１接合表面と上記第２接合表面とを上記接着剤を介して密着させて、上記密着させた上記接着剤を硬化させることにより上記第１接合表面と上記第２接合表面とを接合して、耐久性に優れた誘電体窓を製造することができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【００８８】
本発明の上記第１２態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の夫々の材質が、共に、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムである、又はそれらの組み合わせであることにより、上記第１０態様又は第１１態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【００８９】
本発明の上記第１３態様によれば、凹部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、上記第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有する真空処理装置用誘電体窓の製造方法において、上記第１接合表面及び上記第２接合表面を精密な平面に研磨して、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させて、上記冷温媒流路内を真空排気しながら、上記密着させた上記第１誘電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１７００℃以下で加熱することにより、高温雰囲気中で上記第１誘電板と上記第２誘電板とを互いに全面で強い力でもって均一に加圧することができ、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを強固に原子間接合することができる。さらに、上記第１誘電板と上記第２誘電板との接合が、上記接着剤によるのではなく、高温原子間接合により行われることにより、上記冷温媒流路内に流れる流体の種類や温度に対する制約を少なくすることができ、より多様な条件で使用することができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態にかかる誘電体窓を用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】 上記図１の誘電体窓のＡ−Ａ断面における模式断面図である。
【図３】 上記第１実施形態における誘電体窓の製造工程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第２誘電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成された状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口及び流入口が形成された状態、（Ｄ）は第１誘電板に接着剤が塗布された状態、（Ｅ）は第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘電体窓が完成した状態を示し、（Ｆ）は冷温媒流路の拡大断面図である。
【図４】 本発明の第２実施形態にかかる誘電体窓の製造工程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第２誘電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成された状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口の下穴が形成された状態、（Ｄ）は第１誘電板の第１接合表面と第２誘電板の第２接合表面とが研磨された状態、（Ｅ）は第１誘電板と第２誘電板とが密着されて冷温媒流路内の真空化が行われている状態、（Ｆ）は高温炉中での加熱が行われ第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘電体窓が完成した状態を示す。
【図５】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の変形例の説明図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は第１誘電板及び第２誘電板に共に溝部を形成する場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は第１誘電板に流出口及び流入口のみが形成され、かつ第２誘電板に溝部が形成される場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は平板形状の第１誘電板と溝部が形成された第２誘電板とが共にセラミック素材のグリーンシートを積層して形成されている場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｇ）及び（Ｈ）は３枚の部材により構成される場合の誘電体窓の断面図である。
【図６】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの変形例を示す誘電体窓の模式断面図である。
【図７】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの別の変形例を示す誘電体窓の模式断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態にかかる誘電体窓を用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。（図９のＤ−Ｄ矢視断面図でもある。）
【図９】 上記図８の誘電体窓のＣ−Ｃ断面における模式断面図である。
【図１０】 上記図１のコイルのＢ−Ｂ矢視図である。
【図１１】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…真空容器、２…反応ガス供給装置、３…真空ポンプ、４…コイル用高周波電源、５…誘電体窓、６…コイル、７…基板電極、８…基板、９…基板電極用高周波電源、１０…整合回路、１１…第１冷温媒流路、１２…第１サーキュレータ、１２ａ及び１２ｂ…循環通路、１３…断熱板、１５…第２冷温媒流路、１６…第２サーキュレータ、１７…第３サーキュレータ、１８…流体の流入口、１９…流体の流出口、２０…シリコン系接着剤、２１…はみ出された接着剤、２２…接着剤層、２５…真空ポンプ、２６…支柱、２７…支柱、３０…整合器、５１…第１誘電板、５１ａ…第１接合表面、５１ｂ…処理室外側表面、５１ｃ…溝部、５２…第２誘電板、５２ａ…第２接合表面、５２ｂ…処理室内側表面、６０…誘電体窓、６１…第１誘電板、６１ａ…第１接合表面、６１ｂ…処理室外側表面、６１ｃ…溝部、６２…第２誘電板、６２ａ…第２接合表面、６２ｂ…処理室内側表面、８０…誘電体窓、８６…支柱、８７…冷温媒流路、８８…流入口、８９…流出口、９０…誘電体窓、９６…支柱、９７…冷温媒流路、９８…流入口、９９…流出口、１００…プラズマ処理装置、１０１…真空容器、１０２…反応ガス供給装置、１０３…真空ポンプ、１０４…コイル用高周波電源、１０５…誘電体窓、１０６…コイル、１０７…基板電極、１０９…基板電極用高周波電源、１１０…整合回路、１１１…冷温媒流路、１１２…第１サーキュレータ、１１２ａ及び１１２ｂ…管路、１１３…断熱板、１１５…冷温媒流路、１１６…第２サーキュレータ、１１７…第３サーキュレータ、１１８…流体の流入口、１１９…流体の流出口、１２１…反応ガス供給通路、１２２…反応ガス流入口、１２３…反応ガス流入通路、１２４…反応ガス吹出し口、１２５…止め栓、１２６…排気口、１２７…冷温媒流路、１３０…整合器、１４０…処理室、１５１…第１誘電板、１５２…第２誘電板、１６１…第１誘電板、１６１ｃ…溝部、１６２…第２誘電板、１６２ｃ…溝部、１７１…第１誘電板、１７２…第２誘電板、１７２ｃ…溝部、１８１…第１誘電板、１８２…第２誘電板、１９１…第１誘電板、１９２…第２誘電板、１９３…第３誘電板、１９３ｃ…溝部、１９９…プラズマ処理装置。

Claims (4)

1. 真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置し、その中央部分から放射状かつ上記中央部分に対して時計方向に伸びるように配置された複数の筋状の電極により形成されたコイルより高周波電力を印加し、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用誘電体窓であって、
   上記処理室の内側に面して配置された円盤形状を有する第２誘電板と、
   上記処理室の外側に面して配置されかつ上記第２誘電板と接合されて上記誘電体窓を形成する円盤形状を有する第１誘電板と、
   上記第１誘電板における上記第２誘電板との接合側表面の全面に一筆書き状に連通して形成された凹部が、上記第２誘電板の表面により囲まれて形成され、冷温媒を流通可能な冷温媒流路と、
   上記コイルとの干渉が防止された状態で上記コイルの間を通して配置された冷温媒の循環通路である管路が接続されるとともに、上記第１誘電板の処理室外側表面において最外周の上記冷温媒流路よりも内側の領域に形成された上記冷温媒流路の冷温媒の流出口及び流入口とを備え、
   上記第１誘電板及び上記第２誘電板は同じ厚さを有し、互いの接合面が上記誘電体窓の厚さ方向の中央に位置することを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓。
2. 上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、接着剤による接着により行われている請求項１に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。
3. 上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである請求項１または２に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。
4. 上記第１誘電板と上記第２誘電板との材質が共に石英ガラスであり、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、高温原子間接合により行われている請求項１に記載のプラズマ処理装置用誘電窓。

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