JP7316863B2 - 第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置 - Google Patents

第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置 Download PDF

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Description

本開示は、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置に関する。
特許文献１には、複数の容器構成部材を接合してなる容器本体と、容器構成部材間の接合部分に配備された第１のシール部材と、容器本体の内面に装着されて容器本体を保護する保護部材とを備えているプラズマ処理容器が開示されている。容器構成部材間の接合部分に、処理室内部から第１のシール部材に達する位置まで保護部材を挿入することにより、第１のシール部材と保護部材とが当接されて第１のシール部が形成される。特許文献１に開示のプラズマ処理容器によれば、プラズマや腐食性ガスが第１のシール部にて遮断されるため、側壁と天板とが直接当接する位置までプラズマや腐食性ガスが到達することがなく、天板のアルマイト処理を不要にできる。
特開２００９－２５３１６１号公報
本開示は、基板を処理する処理容器を構成する二つの導電性部材の接合界面に、処理領域のプロセス雰囲気が漏れることを抑制するのに有利な、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置を提供する。
本開示の一態様による第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造は、
外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を構成する、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造であって、
前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
前記第一シール溝と前記第二シール溝の間において、前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が前記外部領域に連通している。
本開示によれば、基板を処理する処理容器を構成する二つの導電性部材の接合界面に、処理領域のプロセス雰囲気が漏れることを抑制する、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置を提供することができる。
実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図である。 図１のII部の拡大図であって、実施形態に係る第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造の一例を示す縦断面図である。 図２のIII部の拡大図である。 第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造のシール性能の検査方法を説明する図である。
以下、本開示の実施形態に係る第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法、及び基板処理装置について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
［実施形態］
＜基板処理装置＞
はじめに、図１及び図２を参照して、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。また、図２は、図１のII部の拡大図であって、実施形態に係る第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造の一例を示す縦断面図である。
図１に示す基板処理装置１００は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等が例示される。基板は、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、基板処理装置１００によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。
図１に示す基板処理装置１００は、直方体状の箱型の処理容器２０と、処理容器２０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の基板載置台７０と、制御部９０とを有する。尚、処理容器は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台も円形もしくは楕円形となり、基板載置台に載置される基板も円形等になる。
処理容器２０は、金属窓５０により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室Ａは上チャンバー１３により形成され、下方空間である処理領域Ｓ（処理室）は下チャンバー１７により形成される。処理容器２０において、上チャンバー１３と下チャンバー１７の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器２０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に金属窓５０が取り付けられている。
アンテナ室Ａを形成する上チャンバー１３は、側壁１１と天板１２とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。
処理領域Ｓを内部に有する下チャンバー１７は、側壁１５と底板１６とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。また、側壁１５は、接地線２１により接地されている。
さらに、支持枠１４は、導電性のアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成されており、金属枠と称することもできる。
下チャンバー１７の側壁１５の上端には、矩形環状（無端状）のシール溝２２が形成されており、シール溝２２にＯリング等のシール部材２３が嵌め込まれ、シール部材２３を支持枠１４の当接面が保持することにより、下チャンバー１７と支持枠１４とのシール構造が形成される。
下チャンバー１７の側壁１５には、下チャンバー１７に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１８が開設されており、搬出入口１８はゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。下チャンバー１７には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２４を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１８を介して基板Ｇの搬出入が行われる。
また、下チャンバー１７の有する底板１６には複数の排気口１９が開設されており、各排気口１９にはガス排気管２５が接続され、ガス排気管２５は開閉弁２６を介して排気装置２７に接続されている。ガス排気管２５、開閉弁２６及び排気装置２７により、ガス排気部２８が形成される。排気装置２７はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバー１７内を所定の真空度まで真空引き自在に構成されている。尚、下チャンバー１７の適所には圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。
基板載置台７０は、基材７３と、基材７３の上面７３ａに形成されている静電チャック７６とを有する。
基材７３は、上方基材７１と下方基材７２の積層体により形成される。上方基材７１の平面視形状は矩形であり、基板載置台７０に載置されるＦＰＤと同程度の平面寸法を有する。例えば、上方基材７１は、載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度であり、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、上方基材７１と下方基材７２の厚みの総計は、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。
下方基材７２には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられており、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等から形成される。一方、上方基材７１も、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等により形成される。尚、温調媒体流路７２aは、例えば上方基材７１や静電チャック７６に設けられてもよい。また、基材７３が、図示例のように二部材の積層体でなく、アルミニウムもしくはアルミニウム合金等による一部材から形成されてもよい。
下チャンバー１７の底板１６の上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座７８が固定されており、台座７８の段部の上に基板載置台７０が載置される。
上方基材７１の上面には、基板Ｇが直接載置される静電チャック７６が形成されている。静電チャック７６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層７４と、セラミックス層７４の内部に埋設されて静電吸着機能を有する導電層７５（電極）とを有する。
導電層７５は、給電線８４を介して直流電源８５に接続されている。制御部９０により、給電線８４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源８５から導電層７５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック７６の上面に静電吸着され、上方基材７１の上面に載置された状態で保持される。
基板載置台７０を構成する下方基材７２には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。温調媒体流路７２ａの両端には、温調媒体流路７２ａに対して温調媒体が供給される送り配管７２ｂと、温調媒体流路７２ａを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管７２ｃとが連通している。
図１に示すように、送り配管７２ｂと戻り配管７２ｃにはそれぞれ、送り流路８７と戻り流路８８が連通しており、送り流路８７と戻り流路８８はチラー８６に連通している。チラー８６は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。尚、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。図示例の温調形態は、下方基材７２に温調媒体を流通させる形態であるが、下方基材７２がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。また、ヒータの代わりに、高温の温調媒体を流通させることにより加熱を伴う温調を行ってもよい。尚、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、下方基材７２に温調媒体流路７２ａが形成されているが、例えば上方基材７１や静電チャック７６が温調媒体流路を有していてもよい。
上方基材７１には熱電対等の温度センサが配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、上方基材７１及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８６から送り流路８７に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路７２ａに循環されることにより、基板載置台７０の温調制御が実行される。尚、熱電対等の温度センサは、例えば下方基材７２や静電チャック７６に配設されてもよい。
静電チャック７６及び上方基材７１の外周と、矩形部材７８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング７９が載置されている。段部にフォーカスリング７９が設置された状態において、フォーカスリング７９の上面の方が静電チャック７６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング７９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。
下方基材７２の下面には、給電部材８０が接続されている。給電部材８０の下端には給電線８１が接続されており、給電線８１はインピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス電源である高周波電源８３に接続されている。基板載置台７０に対して高周波電源８３から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、以下で説明するプラズマ発生用のソース源である高周波電源５９にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。尚、下方基材７２に貫通孔（図示せず）が開設され、給電部材８０が貫通孔を貫通して上方基材７１の下面に接続されていてもよい。このように、基板載置台７０は、基板Ｇを載置しＲＦバイアスを発生させるバイアス電極を形成する。この時、チャンバー内部の接地電位となる部位がバイアス電極の対向電極として機能し、高周波電力のリターン回路を構成する。尚、金属窓５０を高周波電力のリターン回路の一部として構成してもよい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成される。金属窓５０を形成する分割金属窓５７の数（図１には４個が示されている）は、１２個、２４個等、多様な個数が設定できる。
それぞれの分割金属窓５７は、絶縁部材５６により、支持枠１４や隣接する分割金属窓５７と絶縁されている。ここで、絶縁部材５６は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。
図２に示すように、分割金属窓５７は、導体プレート３０（第一導電性部材の一例）と、シャワープレート４０（第二導電性部材の一例）とを有する。導体プレート３０とシャワープレート４０はいずれも、非磁性で導電性を有し、さらに耐食性を有する金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属である、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼等により形成されている。耐食性を有する表面加工は、例えば、陽極酸化処理やセラミックス溶射などである。また、処理領域Ｓに臨むシャワープレート４０の下面には、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングが施されていてもよい。導体プレート３０は接地線（図示せず）を介して接地されており、シャワープレート４０も相互に接合される導体プレート３０を介して接地されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の上方には、絶縁部材により形成されるスペーサ（図示せず）が配設され、該スペーサにより導体プレート３０から離間して高周波アンテナ５４が配設されている。高周波アンテナ５４は、銅等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。
また、高周波アンテナ５４には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５７ａが接続されており、給電部材５７ａの上端には給電線５７ｂが接続され、給電線５７ｂはインピーダンス整合を行う整合器５８を介して高周波電源５９に接続されている。高周波アンテナ５４に対して高周波電源５９から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、下チャンバー１７内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワープレート４０から処理領域Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。
高周波電源５９はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台７０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源５９から出力される高周波電力の周波数は、０．１乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成され、各分割金属窓５７は複数本のサスペンダ（図示せず）により、上チャンバー１３の天板１２から吊り下げられている。プラズマの生成に寄与する高周波アンテナ５４は分割金属窓５７の上面に配設されていることから、高周波アンテナ５４は分割金属窓５７を介して天板１２から吊り下げられている。
図２に戻り、導体プレート３０を形成する導体プレート本体３１の下面には、ガス拡散溝３４が形成されており、導体プレート本体３１には、導体プレート本体３１の上端面３１ａとガス拡散溝３４を連通する貫通孔３１ｂが設けられている。この貫通孔３１ｂに、ガス導入管５５が埋設されている。尚、ガス拡散溝は、シャワープレートの上面に開設されてもよい。
ガス導入管５５はその途中位置にフランジ５５ａを備えており、フランジ５５ａの下面が導体プレート本体３１の上端面３１ａに載置される。そして、導体プレート本体３１の上端面３１ａのうち、フランジ５５ａが載置される載置面には、ガス導入管５５を包囲する無端状のシール溝３９ａが開設されている。このシール溝３９ａにＯリング等のシール部材３９ｂが嵌め込まれ、シール部材３９ｂをフランジ５５ａの下面が保持することにより、ガス導入管５５と導体プレート本体３１とのシール構造が形成される。
シャワープレート４０を形成するシャワープレート本体４１には、シャワープレート本体４１を貫通して導体プレート３０のガス拡散溝３４と処理領域Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔４４が開設されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の有するガス導入管５５は、アンテナ室Ａ内で一箇所に纏められ、上方に延びるガス導入管５５は上チャンバー１３の天板１２に開設されている供給口１２ａを気密に貫通する。そして、ガス導入管５５は、気密に結合されたガス供給管６１を介して処理ガス供給源６４に接続されている。
ガス供給管６１の途中位置には開閉バルブ６２とマスフローコントローラのような流量制御器６３が介在している。ガス供給管６１、開閉バルブ６２、流量制御器６３及び処理ガス供給源６４により、処理ガス供給部６０が形成される。尚、ガス供給管６１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、及び処理ガス種に応じた処理ガス供給源が連通している（図示せず）。
プラズマ処理においては、処理ガス供給部６０から供給される処理ガスがガス供給管６１及びガス導入管５５を介して、各分割金属窓５７の有する導体プレート３０のガス拡散溝３４に供給される。そして、各ガス拡散溝３４から各シャワープレート４０のガス吐出孔４４を介して、処理領域Ｓに吐出される。
尚、各分割金属窓５７の有するガス導入管５５が一つに纏められることなく、それぞれが単独に処理ガス供給部６０に連通し、分割金属窓５７ごとに処理ガスの供給制御が行われてもよい。また、金属窓５０の外側に位置する複数の分割金属窓５７の有するガス導入管５５が一つに纏められ、金属窓５０の内側に位置する複数の分割金属窓５７の有するガス導入管５５が別途一つに纏められ、それぞれのガス導入管５５が個別に処理ガス供給部６０に連通して処理ガスの供給制御が行われてもよい。すなわち、前者の形態は、分割金属窓５７ごとに処理ガスの供給制御が実行される形態であり、後者の形態は、金属窓５０の外部領域と内部領域に分けて処理ガスの供給制御が実行される形態である。
さらに、各分割金属窓５７が固有の高周波アンテナを有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。
制御部９０は、基板処理装置１００の各構成部、例えば、チラー８６や、高周波電源５９，８３、処理ガス供給部６０、圧力計から送信されるモニター情報に基づくガス排気部２８等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭの記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する基板処理装置１００の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器２０内の圧力、処理容器２０内の温度や下方基材７２の温度、プロセス時間等が含まれる。
レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。
＜第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法＞
次に、図２及び図３を参照して、実施形態に係る第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造と接合方法の一例について説明する。ここで、図３は、図２のIII部の拡大図である。尚、既述するように、ここでは、導体プレート３０を第一導電性部材とし、シャワープレート４０を第二導電性部材として説明するが、第一導電性部材と第二導電性部材には、基板処理装置１００を構成して相互に当接する適宜の二部材が適用できる。
導体プレート３０とシャワープレート４０は、導体プレート３０の有するガス拡散溝３４の周囲にある接合界面５１を介して相互に接合されている。例えば、ガス拡散溝３４の平面視形状が矩形の場合、接合界面５１の平面視形状は矩形枠状となる。
接合界面５１には、離間して配設されている無端状の第一シール溝３２と第二シール溝４２が臨み、第一シール溝３２に第一シール部材３５が配設され、第二シール溝４２に第二シール部材４３が配設されている。
より具体的には、導体プレート３０におけるガス拡散溝３４の側方位置に、接合界面５１に臨む無端状の第一シール溝３２が開設され、第一シール溝３２にＯリングにより形成される第一シール部材３５が配設されている。一方、シャワープレート４０における絶縁部材５６の側方位置であって第一シール溝３２から離間した位置に、接合界面５１に臨む無端状の第二シール溝４２が開設され、第二シール溝４２にＯリングにより形成される第二シール部材４３が配設されている。
ここで、Ｏリングの材質としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）を用いることができる。さらに、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、パーフロロポリエーテル系ゴム（ＦＯ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）が適用される。
Ｏリングにより形成される第一シール部材３５と第二シール部材４３がそれぞれ、接合界面５１を形成する対向するプレート（シャワープレート４０もしくは導体プレート３０）の当接面に保持されることにより、シャワープレート４０と導体プレート３０の間のシール構造が形成される。
尚、図示例以外にも、第一シール溝３２と第二シール溝４２がいずれも導体プレート３０に設けられる形態であってもよいし、第一シール溝３２と第二シール溝４２がいずれもシャワープレート４０に設けられる形態であってもよい。さらに、第一シール溝３２と第二シール溝４２がそれぞれシャワープレート４０と導体プレート３０に設けられる形態であってもよい。
また、導体プレート３０において、例えばシャワープレート４０の有する第二シール溝４２の内側側方位置には、接合界面５１に臨む無端状の導通部溝３３が開設され、導通部溝３３にシールドスパイラル３６が配設されている。シールドスパイラル３６は、例えば、アルミニウムやステンレス、銅、鉄等の金属により形成され、シャワープレート４０と導体プレート３０との導通を確保し、シャワープレート４０を特定の電位、例えば接地電位に保つ機能を有する。
接合界面５１のうち、第二シール溝４２より外側には、導体プレート３０の当接面とシャワープレート４０の当接面が真空接続されてなる、真空接続部５２が形成されている。
一方、接合界面５１のうち、第一シール溝３２と第二シール溝４２の間には、大気が導入されてなる、大気接合部５３が形成されている。また、第一シール溝３２より内側において、接合界面５１はガス拡散溝３４に連通している。
次に、図３を参照して、大気接続部５３をより詳細に説明する。
図３に示すように、接合界面５１を形成する導体プレート３０の当接面とシャワープレート４０の当接面にはそれぞれ、微視的な表面凹凸５１ａがあり、双方の当接面の有する表面凹凸５１ａにより、多数の微小な隙間５１ｂが形成されている。大気接続部５３は、この多数の微小な隙間５１ｂにより形成されている。
図３に示すように、導体プレート本体３１には、大気接続部５３に臨む大気導入孔３７が設けられている。図２に示すように、大気導入孔３７は導体プレート本体３１を貫通して導体プレート本体３１の上端面３１ａに臨んでいる。
導体プレート本体３１の上端面３１ａに臨む大気導入孔３７の開口には、大気導入管３８が流体連通するようにして接続されている。図１に示すように、図示例においては、各分割金属窓５７の有する大気導入孔３７に流体連通する導入枝管３８ａが導入主管３８ｂに連通し、導入主管３８ｂと複数の導入枝管３８ａにより大気導入管３８が形成されている。そして、導入主管３８ｂは、側壁１１を気密に貫通して外部領域Ｅに臨んでいる。尚、各分割金属窓５７に固有の大気導入管が、それぞれ単独で側壁１１を気密に貫通して外部領域Ｅに臨んでいる形態であってもよい。
外部領域Ｅに臨んでいる大気導入管３８を介し、大気導入孔３７を介して、大気が大気接続部５３を形成する多数の隙間５１ｂに提供される。すなわち、大気接続部５３は、導体プレート３０とシャワープレート４０の双方の当接面の有する表面凹凸５１ａが点接触や線接触等しながら、表面凹凸５１ａにより形成される隙間５１ｂに大気が導入された状態で形成される接続部である。尚、アンテナ室Ａが大気環境にある場合は、大気導入管３８、導入枝管３８ａ及び導入主管３８ｂを設けずに、大気導入孔３７を直接アンテナ室Ａに露出させて隙間５１ｂに大気が導入されるようにしてもよい。
一方、大気接続部５３の外周側に形成される真空接続部５２は、導体プレート３０とシャワープレート４０の接合界面５１の外周において双方が真空接続される部位である。
接合界面５１において、大気接続部５３の外周に第二シール溝４２に嵌め込まれた第二シール部材４３が存在し、第二シール部材４３と導体プレート３０の当接面との間でシール構造が形成されている。この構成により、大気接続部５３に存在する大気が真空接続部５２を介して下チャンバー１７の処理領域Ｓに漏洩するのを抑止することができる。
また、大気接続部５３の内周に第一シール溝３２に嵌め込まれた第一シール部材３５が存在し、第一シール部材３５とシャワープレート４０の当接面との間でシール構造が形成されている。この構成により、大気接続部５３に存在する大気がガス拡散溝３４に漏洩するのを抑止し、且つ、ガス拡散溝３４に存在する処理ガスが大気接続部５３に漏洩するのを抑止することができる。
このように、第一導電性部材の一例である導体プレート３０と第二導電性部材の一例であるシャワープレート４０の接合界面５１が、接合界面５１にある多数の隙間５１ｂに大気が導入されてなる大気接続部５３を有することにより、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造２００が形成される。
また、第一導電性部材の一例である導体プレート３０と第二導電性部材の一例であるシャワープレート４０の接合方法の一例を概説すると、以下の通りとなる。
まず、導体プレート３０とシャワープレート４０を接合することにより、接合界面５１を形成する。
接合界面５１を形成するに当たり、導体プレート３０におけるガス拡散溝３４の側方位置に、接合界面５１に臨む無端状の第一シール溝３２を開設しておく。そして、第一シール溝３２に第一シール部材３５を配設しておく。一方、シャワープレート４０における絶縁部材５６の側方位置であって第一シール溝３２から離間した位置に、接合界面５１に臨む無端状の第二シール溝４２を開設しておく。そして、第二シール溝４２に第二シール部材４３を配設しておく。
導体プレート３０とシャワープレート４０を接合して接合界面５１を形成することにより、導体プレート３０の当接面とシャワープレート４０の当接面にはそれぞれ、微視的な表面凹凸５１ａがあり、双方の当接面の有する表面凹凸５１ａにより僅かな隙間５１ｂが形成される。そして、多数の隙間５１ｂにより大気接続部５３を形成する。
導体プレート本体３１には、大気接続部５３に臨む大気導入孔３７が設けられており、大気導入孔３７を外部領域Ｅに流体連通させることにより、多数の隙間５１ｂに大気が導入された大気接続部５３を有する、第一導電性部材と第二導電性部材の接続構造２００が形成される。
このように、導体プレート３０とシャワープレート４０の接合界面５１に大気接続部５３が設けられることにより、接合界面の全面が真空接続部により形成される場合と比べて、導体プレート３０とシャワープレート４０の間の熱伝導性が良好になる。これは、真空が断熱層として機能するのに対して、大気では気体分子が熱を伝達することにより伝熱層として機能することに起因している。そして、導体プレート３０とシャワープレート４０の間の熱伝導性が良好になることにより、分割金属窓５７における温度分布の発生や、複数の分割金属窓５７により形成される金属窓５０における温度分布の発生を抑制することができる。
また、各分割金属窓５７は、接合界面５１の内側において、第一シール部材３５により形成されるシール構造に加えて、接合界面５１の外周側において、第二シール部材４３により形成される別途のシール構造を有する二重のシール構造を備えている。この構成により、処理領域Ｓ内のプロセス雰囲気が接合界面５１に浸入してデポを堆積させ、デポが剥がれてパーティクルを発生させることを抑制できる。そして、デポの堆積抑制やパーティクルの発生抑制は、これらデポやパーティクルに起因する導体プレート３０とシャワープレート４０の間の導通不良の抑制に繋がる。
また、処理領域Ｓ内にある各種の処理ガスが接合界面５１に浸入することに起因する、当該接合界面５１の腐食が抑制される。そして、この接合界面５１の腐食抑制は、接合界面５１の腐食に起因する導体プレート３０とシャワープレート４０の間の導通不良の抑制に繋がる。
尚、図示を省略するが、接合界面５１における大気接合部５３の形成方法として、図示例のように導体プレート３０に接合界面５１と外部領域Ｅに連通する大気導入孔３７を設ける形態以外の方法であってもよい。例えば、ガス導入管５５の有するフランジ５５ａの下面と、導体プレート本体３１の上面との間をシールするシール部材３９ｂを廃し、貫通孔３１ｂとガス導入管５５の間の界面を大気導入界面とし、この大気導入界面を介して大気を大気接合部に導入する形態であってもよい。
＜第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造のシール性能の検査方法＞
次に、図４を参照して、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造のシール性能の検査方法について説明する。ここで、図４は、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造のシール性能の検査方法を説明する図であり、図１に示す縦断面図を適用した図である。
基板処理装置１００の有する金属窓５０を構成する各分割金属窓５７が、導体プレート３０とシャワープレート４０の接合界面５１に大気接続部５３を有することから、第二シール部材４３によるシール構造のシール性能が重要になる。すなわち、第二シール部材４３によるシール構造により、大気接続部５３から下チャンバー１７の処理領域Ｓへ大気が漏洩することが抑止される。尚、導体プレートとシャワープレートの接合界面の全領域が真空接続部により形成される場合は、このような懸念はない。
そこで、基板処理装置１００においては、基板処理装置１００が製造されるまでの適宜の段階であって、少なくとも金属窓５０が製造された段階で、大気接続部５３の大気が処理領域Ｓへ漏洩しているか否かを検査するリーク検査を実施する。また、このリーク検査は、基板処理と基板処理の合間に実施してもよく、この場合、シール構造のシール性の劣化を検出することが可能になる。
リーク検査においては、図４に示すように、上チャンバー１３の側壁１１を介して外部領域Ｅに臨んでいる大気導入管３８に開閉バルブ９５を取り付け、開閉バルブ９５を介してヘリウム供給源９６を設置する。すなわち、本リーク検査では、ヘリウムのリークの有無を確認することにより、大気接続部５３からの大気のリークの有無を検査するものである。
一方、複数のガス排気部２８のうち、一つもしくは全部のガス排気部２８を構成するガス排気管２５の途中位置に検査用配管９７を設置し、検査用配管９７にヘリウムリーク検出器９８（ヘリウムリークディテクタとも言う）を設置する。図示例は、一つのガス排気部２８に対してヘリウムリーク検出器９８を設置している例を示しているが、例えば複数あるガス排気部２８の全部にヘリウムリーク検出器９８を設置してもよい。この場合、ヘリウム濃度の高いヘリウムリーク検出器９８の近傍にある分割金属窓５７を、ヘリウムがリークしている分割金属窓５７であると特定することができ、ヘリウムリーク源となっている分割金属窓５７の特定が容易になる。
検査に際しては、まず、開閉バルブ９５を閉じ、ガス排気部２８を作動して処理領域Ｓ内を所望の真空雰囲気とする。次いで、開閉バルブ９５を開き、ヘリウム供給源９６から大気導入管３８を介し、大気導入孔３７を介して、各分割金属窓５７の大気接続部５３にヘリウムガスを提供する。
ヘリウムリーク検出器９８を適宜のタイミングで作動させ、ヘリウムの有無の検出や、ヘリウムが検出された際にはヘリウムの濃度を測定する。ヘリウムが検出されない、もしくは、検出されたヘリウムの濃度が所定の基準値以下の場合は、各分割金属窓５７の有する第二シール部材４３によるシール構造が所望のシール性能を有するものとできる。一方、検出されたヘリウムの濃度が所定の基準値を超える場合は、各分割金属窓５７の有する第二シール部材４３によるシール構造を点検し、ヘリウムリークの原因となっている分割金属窓５７の有する第二シール部材４３を取り換える等の対策を講じる。
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
例えば、図示例の基板処理装置１００は金属窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、金属窓の代わりに誘電体窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよく、他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。具体的には、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（Electron Cyclotron resonance Plasma; ＥＣＰ）やヘリコン波励起プラズマ（Helicon Wave Plasma; ＨＷＰ）、平行平板プラズマ（Capacitively coupled Plasma; ＣＣＰ）が挙げられる。また、マイクロ波励起表面波プラズマ（Surface Wave Plasma; ＳＷＰ）が挙げられる。これらのプラズマ処理装置は、ＩＣＰを含めて、いずれもイオンフラックスとイオンエネルギを独立に制御でき、エッチング形状や選択性を自由に制御できると共に、１０１１乃至１０１３ｃｍ－３程度と高い電子密度が得られる。
２０ 処理容器
３０ 導体プレート（第一導電性部材）
４０ シャワープレート（第二導電性部材）
５１ 接合界面
３２ 第一シール溝
３５ 第一シール部材
４２ 第二シール溝
４３ 第二シール部材
５１ａ 表面凹凸
５１ｂ 隙間
２００ 第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造（接合構造）
Ｇ 基板
Ｅ 外部領域
Ｓ 処理領域（処理室）

Claims (12)

  1. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を構成する、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造であって、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
    前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が、前記外部領域に連通しており、
    前記第一導電性部材には、前記隙間に連通する大気導入孔が開設されており、
    前記大気導入孔が前記外部領域に連通している、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造。
  2. 前記大気導入孔がヘリウムガス供給源に連通している、請求項１に記載の第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造。
  3. 前記第一導電性部材と前記第二導電性部材がいずれも、耐食性の金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属により形成されている、請求項１又は２に記載の第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造。
  4. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を構成する、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造であって、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
    前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が、前記外部領域に連通しており、
    前記第二導電性部材は、前記処理領域に処理ガスを吐出する複数のガス孔を備えるシャワープレートであり、
    前記第一導電性部材は、金属窓を形成する導体プレートであり、
    前記接合界面の内側には、複数の前記ガス孔に連通するガス拡散溝が設けられている、第一導電性部材と第二導電性部材の接合構造。
  5. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を有する基板処理装置であって、
    前記処理容器は、第一導電性部材と第二導電性部材を備え、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
    前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が、前記外部領域に連通しており、
    前記第一導電性部材には、前記隙間に連通する大気導入孔が開設されており、
    前記大気導入孔が前記外部領域に連通している、基板処理装置。
  6. 前記大気導入孔がヘリウムガス供給源に連通している、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を有する基板処理装置であって、
    前記処理容器は、第一導電性部材と第二導電性部材を備え、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
    前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が、前記外部領域に連通しており、
    前記第一導電性部材には貫通孔が設けられ、前記貫通孔にガス導入管が取り付けられており、
    前記貫通孔と前記ガス導入管の界面が大気導入界面となり、前記大気導入界面が前記外部領域と前記接合界面の前記隙間に連通している、基板処理装置。
  8. 前記第一導電性部材と前記第二導電性部材がいずれも、耐食性の金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属により形成されている、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を有する基板処理装置であって、
    前記処理容器は、第一導電性部材と第二導電性部材を備え、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材は接合界面を備え、
    前記接合界面には、離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝が臨み、前記第一シール溝に第一シール部材が配設され、前記第二シール溝に第二シール部材が配設されており、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間が、前記外部領域に連通しており、
    前記第二導電性部材は、前記処理領域に処理ガスを吐出する複数のガス孔を備えるシャワープレートであり、
    前記第一導電性部材は、金属窓を形成する導体プレートであり、
    前記接合界面の内側には、複数の前記ガス孔に連通するガス拡散溝が設けられている、基板処理装置。
  10. 前記第二導電性部材は、前記処理領域に処理ガスを吐出する複数のガス孔を備えるシャワープレートであり、
    前記第一導電性部材は、金属窓を形成する導体プレートであり、
    前記接合界面の内側には、複数の前記ガス孔に連通するガス拡散溝が設けられており、
    前記金属窓は、複数の分割金属窓により形成されており、
    それぞれの前記分割金属窓は、固有の前記導体プレートと前記シャワープレートと前記ガス導入管とを有している、請求項７に記載の基板処理装置。
  11. 前記シャワープレートが、前記導体プレートを介して接地されている、請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
  12. 外部領域と隔離された処理領域を内部に備え、前記処理領域において基板を処理する処理容器を構成する、第一導電性部材と第二導電性部材の接合方法であって、
    前記第一導電性部材と前記第二導電性部材の間に、接合界面を形成する工程を少なくとも有し、
    前記接合界面を形成する工程は、
    離間して配設されている無端状の第一シール溝と第二シール溝に対して、それぞれ第一シール部材と第二シール部材を配設する工程と、
    前記第一シール溝と前記第二シール溝の間における前記接合界面の表面凹凸により形成される隙間に対して、前記第一導電性部材に開設されている大気導入孔を連通し、前記大気導入孔を前記外部領域に連通する工程と、を備えている、第一導電性部材と第二導電性部材の接合方法。
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