JP7507663B2 - 締結構造と締結方法、及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、締結構造と締結方法、及びプラズマ処理装置に関する。

特許文献１には、処理空間内の被処理基板に対してプラズマ処理を実行する、プラズマ処理装置が開示されている。このプラズマ処理装置は、複数の導電性の部分窓により形成される金属窓を備え、金属窓は、処理容器の上面側の開口を塞いで処理空間を形成している。隣り合う部分窓の間には、樹脂製の絶縁部材が設けられている。セラミックス製の絶縁部材カバーが、絶縁部材の処理空間側の面を覆い、金属窓の上方側には、誘導結合により処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナが設けられている。特許文献１に開示のプラズマ処理装置によれば、セラミックス製の絶縁部材カバーを用いて樹脂製の絶縁部材をプラズマから保護することにより、処理空間内に供給される処理ガスをプラズマ化する上で必要な金属窓の機能を維持しつつ、金属窓を軽量化することができる。

特開２０１７－２７７７５号公報

本開示は、処理容器の内部に配設される金属部材とカバー部材とを締結する、締結ネジの頭部へのデポの付着を抑制するのに有利な、締結構造と締結方法、及びプラズマ処理装置を提供する。

本開示の一態様による締結構造は、
処理容器の内部に配設され、前記処理容器の内部で生成されたプラズマに露出する露出面とネジ孔を備えている、複数の金属部材と、
複数の前記金属部材の前記露出面に跨がって配設され、絶縁性を有し、貫通孔を備えている、カバー部材と、
ネジ頭部を備え、前記貫通孔を貫通して前記ネジ孔に螺合することにより前記カバー部材を前記金属部材に締結する、金属製の締結ネジと、
前記ネジ頭部を被覆するネジカバーと、を有し、
前記ネジカバーは、前記ネジ頭部と接触する金属製の第一基部と、前記第一基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜とを備えている。

本開示によれば、処理容器の内部に配設される金属部材とカバー部材とを締結する、締結ネジの頭部へのデポの付着を抑制することができる。

実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す縦断面図である。 金属窓の一例を処理室側から見た平面図である。 図２のIII部の拡大図であって、複数のカバー部材の交差領域を示す図である。 図３のIV－IV矢視図であって、第１実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。 第２実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。 第３実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。 第４実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。 第５実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

以下、本開示の実施形態に係る締結構造と締結方法、及びプラズマ処理装置について、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。

［実施形態に係るプラズマ処理装置］
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プラズマ処理装置の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す縦断面図であり、図２は、金属窓の一例を処理室側から見た平面図である。

図１に示すプラズマ処理装置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、プラズマ処理装置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に示すプラズマ処理装置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３０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室Ｓ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３０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。

処理室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７１と、基材７１の上面７１ａに形成されている静電チャック７６とを有する。

基材７１の平面視形状は矩形であり、基板載置台７０に載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有する。基材７１の長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度に設定でき、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度に設定できる。この平面寸法に対して、基材７１の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。

基材７１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。尚、温調媒体流路７２aは、静電チャック７６に設けられてもよい。また、基材７１が、図示例のように一部材でなく、アルミニウムもしくはアルミニウム合金等による二部材の積層体により形成されてもよい。

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。

基材７１の上面７１ａ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、基材７１の上面７１ａに載置された状態で保持される。

基板載置台７０を構成する基材７１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、基材７１に温調媒体を流通させる形態であるが、基材７１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、基材７１に温調媒体流路７２ａが形成されているが、例えば静電チャック７６が温調媒体流路を有していてもよい。

基材７１には熱電対等の温度センサ（図示せず）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、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及び基材７１の外周と、台座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。

基材７１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５６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。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３０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３０は、複数の分割金属窓３１により形成される。金属窓３０を形成する分割金属窓３１の数（図２には９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。

分割金属窓３１は、導体プレート３２と、シャワープレート３４とを有する。導体プレート３２とシャワープレート３４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、処理室Ｓに臨むシャワープレート３４の露出面３４ａ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３２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３４も相互に接合される導体プレート３２を介して接地されている。

金属窓３０を構成する各分割金属窓３１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。それぞれの分割金属窓３１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３２から離間して高周波アンテナ５１（誘導結合アンテナの一例）が配設されている。高周波アンテナ５１はプラズマの生成に寄与し、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。高周波アンテナ５１は、分割金属窓３１の上面に配設されていることから、分割金属窓３１を介して天板１２から吊り下げられている。

導体プレート３２の下面には、ガス拡散溝３３が形成されており、ガス拡散溝３３と上端面３２ａとを連通する貫通孔３２ｂが設けられている。この貫通孔３２ｂに、ガス導入管５２が埋設されている。シャワープレート３４には、導体プレート３２のガス拡散溝３３と処理室Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔３５が開設されている。シャワープレート３４は、導体プレート３２のガス拡散溝３３の外側の領域の下面に対して、金属製のネジ（図示せず）によって締結されている。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。

それぞれの分割金属窓３１は、絶縁部材３７により、支持枠１４や隣接する分割金属窓３１と相互に電気的に絶縁されている。ここで、絶縁部材３７は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。

絶縁部材３７の処理室Ｓに臨む端面３７ａは、シャワープレート３４の処理室Ｓに臨む露出面３４ａと面一となっており、絶縁性を有するカバー部材３８（第一カバー部材の一例）が、絶縁部材３７の端面３７ａを被覆しながら、隣接するシャワープレート３４の露出面３４ａに跨がって配設されている。このカバー部材３８は、アルミナ等のセラミックスにより形成されている。

絶縁部材３７は、絶縁性能が高く、軽量なＰＴＦＥなどの樹脂により形成されているが、アルミナ等のセラミックスと比較して樹脂の耐プラズマ性は高くない。さらに、樹脂の表面に対して、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を行うことは難しい。

そこで、プラズマ処理装置１００では、絶縁部材３７の処理室Ｓ側の端面３７ａを、例えばセラミックス製のカバー部材３８にて被覆することにより、プラズマから絶縁部材３７を保護している。支持枠１４と分割金属窓３１や、隣接する分割金属窓３１同士を相互に絶縁する各絶縁部材３７は、カバー部材３８により被覆されており、図２においては処理室Ｓ側から視認できないようになっている。

図２に示すように、各カバー部材３８は、絶縁部材３７を完全に被覆しながら交差領域Ｊにおいて相互に交差している。そして、交差領域Ｊにおいて、カバー部材３９（第二カバー部材の一例）が複数の第一カバー部材３８を被覆し、金属製の締結ネジ（図２には図示せず）にて分割金属窓３１に締結され、締結ネジのネジ頭部をネジカバー４４が被覆することにより、締結構造４０が形成されている。この締結構造４０に関しては、以下で詳説する。

図１に戻り、高周波アンテナ５１には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５３が接続されており、給電部材５３の上端には給電線５４が接続され、給電線５４はインピーダンス整合を行う整合器５５を介して高周波電源５６に接続されている。

高周波アンテナ５１に対して高周波電源５６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３４から処理室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５６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。

図１に示すように、それぞれの分割金属窓３１の有するガス導入管５２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５２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５２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５２を介して、各分割金属窓３１の有する導体プレート３２のガス拡散溝３３に供給される。そして、各ガス拡散溝３３から各シャワープレート３４のガス吐出孔３５を介して、処理室Ｓに吐出される。

尚、各分割金属窓３１の有するガス導入管５２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３１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３０の外側に位置する複数の分割金属窓３１の有するガス導入管５２が一つに纏められ、金属窓３０の内側に位置する複数の分割金属窓３１の有するガス導入管５２が別途一つに纏められ、それぞれのガス導入管５２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３１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３０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３１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、プラズマ処理装置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プラズマ処理装置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内の温度や基材７１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、プラズマ処理装置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１実施形態に係る締結構造と締結方法］
次に、図２乃至図４を参照して、第１実施形態に係る締結構造と締結方法の一例について説明する。ここで、図３は、図２のIII部の拡大図であって、複数のカバー部材の交差領域を示す図であり、図４は、図３のIV－IV矢視図であって、第１実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

図２に示すように、複数の第一カバー部材３８が交差する各交差領域Ｊでは、第二カバー部材３９が複数の第一カバー部材３８を被覆し、第二カバー部材３９と第一カバー部材３８が積層した状態で分割金属窓３１に締結されることにより、締結構造４０が形成されている。図３に示すように、平面視Ｔ字状に交差する二本の絶縁部材３７を、三本の第一カバー部材３８が被覆し、各第一カバー部材３８の端部が交差領域Ｊにおいて相互に僅かな隙間Ｈをもって配設されている。

図３において、縦方向に延設する中央の第一カバー部材３８Ａの端部は、その左右が切り欠かれており、この切り欠かれている領域に対して、左右の第一カバー部材３８Ｂ，３０Ｃの端部が隙間Ｈをもった状態で遊嵌している。

第一カバー部材３８の短辺方向の幅寸法は、絶縁部材３７を被覆し、さらに絶縁部材３７の側方にある分割金属窓３１の周縁に跨がって配設される寸法に設定されている。そのため、第一カバー部材３８の側方からプラズマが進入した場合でも、絶縁部材３７へのプラズマの到達が抑制される。

交差領域Ｊにおいて、各第一カバー部材３８の端部を被覆するようにして第二カバー部材３９が配設されている。以下で詳説するように、第二カバー部材３９は、セラミックス製のカバー部材、もしくは、金属製の基部の表面にセラミックス溶射膜が形成されているカバー部材である。このように、交差領域Ｊにおいて、各第一カバー部材３８の端部と、端部間の隙間Ｈが第二カバー部材３９にて完全に被覆されていることにより、隙間Ｈへのプラズマの進入が抑止される。

図４に示すように、分割金属窓３１を形成するシャワープレート３４の処理室Ｓに臨む露出面３４ａと、絶縁部材３７の端面３７ａとを、セラミックス製の第一カバー部材３８が被覆し、第一カバー部材３８の表面に同様にセラミックス製の第二カバー部材３９が積層している。

第一カバー部材３８と第二カバー部材３９はそれぞれ、貫通孔３８ａ，３９ａを備えている。また、シャワープレート３４も貫通孔３４ｂを備え、導体プレート３２はネジ孔３２ｃを備えており、貫通孔３４ｂとネジ孔３２ｃは連通している。

シャワープレート３４の露出面３４ａと絶縁部材３７の端面３７ａとを、相互に積層した第一カバー部材３８と第二カバー部材３９が被覆し、貫通孔３８ａ，３９ａ、３４ｂとネジ孔３２ｃが相互に連通し、形成される連通孔に対して金属製の締結ネジ４１が挿通されている。

締結ネジ４１は、ネジ頭部４２とネジ軸部４３とを有し、ネジ軸部４３の先端には、ネジ軸部４３の一般部よりも縮径した先端突ネジ４３ａが設けられている。貫通孔３８ａ，３９ａ、３４ｂにより形成される連通孔に対して締結ネジ４１が挿通され、ネジ孔３２ｃに対して先端突ネジ４３ａが螺合されることにより、分割金属窓３１に対して、第一カバー部材３８と第二カバー部材３９が締結ネジ４１を介して締結される。

締結ネジ４１の備えるネジ頭部４２は、ネジカバー４４により被覆される。ネジカバー４４は、ネジ頭部４２と接触する金属製の第一基部４５と、第一基部４５の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜４６とを備えている。ここで、「第一基部４５の表面の少なくとも一部」とは、第一基部４５の表面のうち、少なくとも処理室Ｓに露出してプラズマに晒される表面を含むことを意味している。

ネジ頭部４２の側面には、第一ネジ溝４２ａが形成されている。一方、ネジカバー４４の第一基部４５は凹部４５ａを備え、凹部４５ａの壁面には第二ネジ溝４５ｂが形成されている。そして、第一ネジ溝４２ａと第二ネジ溝４５ｂを螺合することにより、凹部４５aがネジ頭部４２を被覆した状態でネジ頭部４２にネジカバー４４が固定される。

以上のように、シャワープレート３４の露出面３４ａと絶縁部材３７の端面３７ａとを、相互に積層した第一カバー部材３８と第二カバー部材３９が被覆し、締結ネジ４１を介して第一カバー部材３８と第二カバー部材３９が分割金属窓３１に対して締結される。そして、締結ネジ４１の備えるネジ頭部４２をネジカバー４４が被覆することにより、締結構造４０が形成される。

ここで、第一基部４５は、分割金属窓３１と同様に、非磁性で導電性を有する金属である、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。中でも、耐食性を考慮すると、エッチングガスである、ＢＣｌ_３（三塩化ホウ素）ガス、Ｃｌ_２（塩素）ガス等の塩素系ガスに対する耐食性が良好なステンレス鋼が好ましい。

一方、第一保護膜４６は、耐プラズマ性の高いセラミックス溶射膜により形成されており、このセラミックスとしては、イットリウム含有セラミックスが適用される。イットリウム含有セラミックスとしては、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）、ＹＯＦ（オキシフッ化イットリウム）、ＹＦ_３（フッ化イットリウム）などのいずれか一種、もしくはこれらの混合物が適用される。また、イットリウム含有セラミックス以外のセラミックスとイットリウム含有セラミックスとを混合した溶射膜であってもよい。

また、第一保護膜４６の表面を、表面粗さが７μｍ程度のアズスプレー面とすることにより、第一保護膜４６のデポキャッチ性能が高まり、付着したデポの剥離を効果的に抑制できる。尚、「デポ」は、プラズマ処理装置１００が実行するプラズマ処理において導入したプリカーサガスや生成された反応生成物等の付着物である。

従来の締結構造では、金属製の締結ネジのネジ頭部を、セラミックス製のネジカバー（セラミックスキャップ）が被覆している。セラミックスキャップにより、締結ネジのネジ頭部がプラズマから保護されているが、セラミックスキャップは導電性がないことから、セラミックスキャップには垂直方向の電界が発生しない。また、セラミックスキャップが覆っているネジ頭部により発生する電界も、セラミックスキャップを透過し難く、透過しても非常に弱くなる。そのため、セラミックスキャップにより締結ネジのネジ頭部はプラズマから保護される一方で、セラミックスキャップの表面にはデポが付着し易くなる。セラミックスキャップの表面に付着したデポが剥離することにより、パーティクルの発生に繋がり得る。

そこで、締結構造４０では、ネジ頭部４２と接触する金属製の第一基部４５と、第一基部４５の少なくともプラズマに晒される表面を被覆するセラミックス製の第一保護膜４６とを有するネジカバー４４を適用することにより、ネジカバー４４を締結ネジ４１を介して分割金属窓３１と同電位にすることができる。

ネジカバー４４が分割金属窓３１と同電位になることにより、ネジカバー４４には垂直方向の電界が発生し、プラズマによるスパッタ力によってネジカバー４４の表面へのデポの付着を抑制することができる。ネジカバー４４の表面を覆う第一保護膜４６は、セラミックス溶射膜であって絶縁性の材料であるが、セラミックス溶射膜の厚みが薄いことから、第一基部４５に発生する電界が十分な強さをもってセラミック溶射膜を透過してプラズマを引き付けることができる。そして、デポの付着抑制により、デポが剥がれることに起因するパーティクルを軽減することが可能になる。また、パーティクルの軽減により、プラズマ処理装置１００のメンテナンス周期を長期化することが可能になる。

ここで、締結構造４０の形成方法（実施形態に係る締結方法）について概説する。

この締結方法は、プラズマを生成する処理容器２０の内部に配設され、プラズマに露出する露出面を備えている複数の金属部材に対して、複数の金属部材の露出面に跨がって配設されるカバー部材を締結する方法である。ここで、プラズマに露出する露出面とは、例えば、シャワープレート３４の露出面３４ａである。また、複数の金属部材とは、例えば、複数の分割金属窓３１である。また、カバー部材とは、例えば、相互に積層するセラミックス製の第一カバー部材３８と第二カバー部材３９である。

この方法において、分割金属窓３１等の金属部材は、ネジ孔（例えば、導体プレート３２のネジ孔３２ｃ）を備え、第一カバー部材３８と第二カバー部材３９は、絶縁性を有するとともに貫通孔３８ａ，３９ａを備えている。

締結方法は、ネジ頭部４２を備えている金属製の締結ネジ４１を、貫通孔３８ａ，３９ａを貫通させてネジ孔３２ｃに螺合することにより、カバー部材３８，３９を金属部材である分割金属窓３１に締結する工程を有する。

また、締結方法は、金属製の第一基部４５と、第一基部４５の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜４６とを備えるネジカバー４４を、ネジ頭部４２に被覆する工程を有する。

この締結方法によれば、ネジカバー４４の表面へのデポの付着を抑制でき、デポが剥がれることに起因するパーティクルを軽減できる締結構造４０を形成することができる。

［第２実施形態に係る締結構造］
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る締結構造の一例について説明する。ここで、図５は、図４に相当する図であって、第２実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

図５に示す締結構造４０Ａは、第二カバー部材３９Ａが、第一カバー部材３８と第一基部４５に接触する金属製の第二基部３９Ｂと、第二基部３９Ｂの表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜により形成されている第二保護膜３９Ｃとを備えている点において、締結構造４０と相違する。ここで、「第二基部３９Ｂの表面の少なくとも一部」とは、第二基部３９Ｂの表面のうち、少なくとも処理室Ｓに露出してプラズマに晒される表面を含むことを意味している。

第二基部３９Ｂは、分割金属窓３１と同様に、非磁性で導電性を有する金属である、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。中でも、耐食性を考慮すると、エッチングガスである、ＢＣｌ_３（三塩化ホウ素）ガス、Ｃｌ_２（塩素）ガス等の塩素系ガスに対する耐食性が良好なステンレス鋼が好ましい。

一方、第二保護膜３９Ｃは、耐プラズマ性の高いセラミックス溶射膜により形成されており、このセラミックスとしては、イットリウム含有セラミックスが適用される。イットリウム含有セラミックスとしては、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）、ＹＯＦ（オキシフッ化イットリウム）、ＹＦ_３（フッ化イットリウム）などのいずれか一種、もしくはこれらの混合物が適用される。また、イットリウム含有セラミックス以外のセラミックスとイットリウム含有セラミックスとを混合した溶射膜であってもよい。

締結構造４０Ａによれば、第二カバー部材３９Ａを構成する金属製の第二基部３９Ｂが、ネジカバー４４を構成する金属製の第一基部４５もしくは第一基部４５と螺合するネジ頭部４２と接触することにより、第二カバー部材３９Ａとネジカバー４４が分割金属窓３１と同電位になる。このことにより、第二カバー部材３９Ａとネジカバー４４には垂直方向の電界が発生し、プラズマによるスパッタ力によって第二カバー部材３９Ａとネジカバー４４の表面へのデポの付着を抑制することができる。そのため、デポの付着抑制効果が一層広範囲に及ぶことになり、デポが剥がれることに起因するパーティクルの軽減効果が一層高められる。

［第３実施形態に係る締結構造］
次に、図６を参照して、第３実施形態に係る締結構造の一例について説明する。ここで、図６は、第３実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

交差領域Ｊにおいて、隣接する分割金属窓３１に跨がって二本の締結ネジでカバー部材３８，３９Ａが固定されている場合、第二カバー部材３９Ａが金属製であることから、隣接する分割金属窓３１が第二カバー部材３９Ａ及び二本の締結ネジ４１を介して電気的に導通してしまう。

そこで、締結構造４０Ｂでは、中心線ＣＬの左右にある二本の締結ネジ４１のうち、少なくとも一方の締結ネジ４１のネジ頭部４２と第二カバー部材３９Ａとの間に絶縁部材４９を備える形態である。

締結構造４０Ｂによれば、隣接する分割金属窓３１にまたがって二本の締結ネジ４１でカバー部材３８，３９Ａが固定されている場合において、隣接する分割金属窓３１同士の電気的導通が解消される。

［第４実施形態に係る締結構造］
次に、図７を参照して、第４実施形態に係る締結構造の一例について説明する。ここで、図７は、第４実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

第３実施形態に係る締結構造４０Ｂと同様に、交差領域Ｊにおいて、隣接する分割金属窓３１に跨がって二本の締結ネジでカバー部材３８，３９Ａが固定されている場合、隣接する分割金属窓３１が第二カバー部材３９Ａ及び二本の締結ネジ４１を介して電気的に導通してしまう。

そこで、締結構造４０Ｃでは、中心線ＣＬの左右にある二本の締結ネジの少なくとも一方の締結ネジ（図示例は右側の締結ネジ）に、絶縁材料にて形成されているネジ頭部４２Ａ及びネジ軸部４３Ａを備えた締結ネジ４１Ａが適用されている形態である。

締結構造４０Ｃによれば、隣接する分割金属窓３１にまたがって二本の締結ネジ４１、４１Ａでカバー部材３８，３９Ａが固定されている場合において、隣接する分割金属窓３１同士の電気的導通が解消される。

［第５実施形態に係る締結構造］
次に、図８を参照して、第５実施形態に係る締結構造の一例について説明する。ここで、図８は、第５実施形態に係る締結構造の一例の縦断面図である。

本実施形態の締結構造は、上記の締結構造４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに対して、バネネジ構造を適用した形態である。このバネネジ構造は、貫通孔３８ａ、３９ａの内部のうち、ネジ孔３２ｃに対応する位置の底部に、貫通孔４８ａを有するバネホルダ４８が配置され、バネホルダの内部にコイルバネ４７が配置される形態である。

締結ネジ４１はコイルバネ４７とバネホルダ４８の底部の貫通孔４８ａを貫通し、ネジ孔３２ｃに対して先端突ネジ４３ａが螺合されることにより締結される。この際、バネホルダ４８はネジ頭部４２によってネジ軸部４３の軸方向に圧縮される。また、ネジカバー４４は、ネジ頭部４２に対してではなく、バネホルダ４８に対して取り付けられる。

バネホルダ４８の上端における外側側方には、ネジ溝４８ｂが設けられており、ネジカバー４４の凹部４５ａに設けられた第二ネジ溝４５ｂと螺合する。ネジ頭部４２とネジカバー４４は、直接接触しない。

上記構造を備えた締結構造４０Ｄにより、真空引きの際の圧力差による変形や、熱による変形をコイルバネ４７によって吸収することができ、セラミックスで形成されたカバー部材３８，３９の割れ等に起因する破損を防止できる。

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、図示例のプラズマ処理装置１００は誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、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、１０^１１乃至１０^１３ｃｍ^－３程度と高い電子密度が得られる。

２０：処理容器
３１：分割金属窓（金属部材）
３４ａ：露出面
３８：カバー部材（第一カバー部材）
３８ａ：貫通孔
３９，３９Ａ：カバー部材（第二カバー部材）
３９ａ：貫通孔
４０，４０Ａ：締結構造
４１：締結ネジ
４２：ネジ頭部
４４：ネジカバー
４５：第一基部
４６：第一保護膜

Claims (12)

1. 処理容器の内部に配設され、前記処理容器の内部で生成されたプラズマに露出する露出面とネジ孔を備えている、複数の金属部材と、
   複数の前記金属部材の前記露出面に跨がって配設され、絶縁性を有し、貫通孔を備えている、カバー部材と、
   ネジ頭部を備え、前記貫通孔を貫通して前記ネジ孔に螺合することにより前記カバー部材を前記金属部材に締結する、金属製の締結ネジと、
   前記ネジ頭部を被覆し、凹部を備える、ネジカバーと、を有し、
   前記ネジカバーは、前記ネジ頭部と接触する金属製の第一基部と、前記第一基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜とを備え、
   前記ネジ頭部の側面には、第一ネジ溝が形成され、
   前記ネジカバーの前記凹部の壁面には第二ネジ溝が形成されており、
   前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝が螺合し、前記締結ネジと前記金属部材が締結することにより、前記第一基部と前記金属部材が電気的に導通している、締結構造。
2. 前記セラミックス溶射膜が、イットリウム含有セラミックスにより形成されている、請求項１に記載の締結構造。
3. 前記セラミックス溶射膜が、前記第一基部の前記プラズマに露出する表面を被覆する、請求項１又は２に記載の締結構造。
4. 前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝が螺合した状態で、前記凹部が前記ネジ頭部を被覆する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の締結構造。
5. プラズマを生成して基板を処理する処理容器を備えている、プラズマ処理装置であって、
   前記処理容器の内部に配設され、前記プラズマに露出する露出面とネジ孔を備えている、複数の金属部材と、
   複数の前記金属部材の前記露出面に跨がって配設され、絶縁性を有し、貫通孔を備えている、カバー部材と、
   ネジ頭部を備え、前記貫通孔を貫通して前記ネジ孔に螺合することにより前記カバー部材を前記金属部材に締結する、金属製の締結ネジと、
   前記ネジ頭部を被覆し、凹部を備える、ネジカバーと、を有し、
   前記ネジカバーは、前記ネジ頭部と接触する金属製の第一基部と、前記第一基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜とを備え、
   前記ネジ頭部の側面には、第一ネジ溝が形成され、
   前記ネジカバーの前記凹部の壁面には第二ネジ溝が形成されており、
   前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝が螺合し、前記締結ネジと前記金属部材が締結することにより、前記第一基部と前記金属部材が電気的に導通している、プラズマ処理装置。
6. 前記セラミックス溶射膜が、イットリウム含有セラミックスにより形成されている、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記セラミックス溶射膜が、前記第一基部の前記プラズマに露出する表面を被覆する、請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記処理容器は、前記プラズマを生成して基板を処理する処理室と、誘導結合アンテナが配設されるアンテナ室とを有し、
   前記金属部材は分割金属窓であり、複数の前記分割金属窓が併設されることにより、前記処理室と前記アンテナ室を隔てる金属窓が形成されている、請求項５乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 複数の前記分割金属窓は、絶縁部材により隔てられており、
   前記カバー部材は、前記絶縁部材を被覆しながら、複数の前記分割金属窓の前記露出面に跨がって配設されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記カバー部材は、セラミックス製の第一カバー部材と、前記第一カバー部材に積層する第二カバー部材とを有し、
    前記第一カバー部材は、前記絶縁部材を被覆し、
    前記第二カバー部材は、前記第一カバー部材と前記第一基部とに接触する金属製の第二基部と、前記第二基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜により形成されている第二保護膜とを備え、
    前記第二カバー部材は、複数の前記第一カバー部材が交差する交差領域において、複数の前記第一カバー部材を被覆しており、
    前記締結ネジが、前記第一カバー部材と前記第二カバー部材の備えるそれぞれの前記貫通孔を貫通し、前記分割金属窓の備える前記ネジ孔に螺合して前記第一カバー部材と前記第二カバー部材を前記分割金属窓に締結する、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. プラズマを生成して基板を処理する処理容器を備えている、プラズマ処理装置であって、
    前記処理容器の内部に配設され、前記プラズマに露出する露出面とネジ孔を備えている、複数の金属部材と、
    複数の前記金属部材の前記露出面に跨がって配設され、絶縁性を有し、貫通孔を備えている、カバー部材と、
    ネジ頭部を備え、前記貫通孔を貫通して前記ネジ孔に螺合することにより前記カバー部材を前記金属部材に締結する、金属製の締結ネジと、
    前記ネジ頭部を被覆するネジカバーと、を有し、
    前記ネジカバーは、前記ネジ頭部と接触する金属製の第一基部と、前記第一基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜とを備えており、
    前記処理容器は、前記プラズマを生成して基板を処理する処理室と、誘導結合アンテナが配設されるアンテナ室とを有し、
    前記金属部材は分割金属窓であり、複数の前記分割金属窓が併設されることにより、前記処理室と前記アンテナ室を隔てる金属窓が形成されており、
    複数の前記分割金属窓は、絶縁部材により隔てられており、
    前記カバー部材は、前記絶縁部材を被覆しながら、複数の前記分割金属窓の前記露出面に跨がって配設されており、
    前記カバー部材は、セラミックス製の第一カバー部材と、前記第一カバー部材に積層する第二カバー部材とを有し、
    前記第一カバー部材は、前記絶縁部材を被覆し、
    前記第二カバー部材は、前記第一カバー部材と前記第一基部とに接触する金属製の第二基部と、前記第二基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜により形成されている第二保護膜とを備え、
    前記第二カバー部材は、複数の前記第一カバー部材が交差する交差領域において、複数の前記第一カバー部材を被覆しており、
    前記締結ネジが、前記第一カバー部材と前記第二カバー部材の備えるそれぞれの前記貫通孔を貫通し、前記分割金属窓の備える前記ネジ孔に螺合して前記第一カバー部材と前記第二カバー部材を前記分割金属窓に締結する、プラズマ処理装置。
12. 処理容器の内部に配設され、前記処理容器の内部で生成されたプラズマに露出する露出面を備えている複数の金属部材に対して、複数の前記金属部材の前記露出面に跨がって配設されるカバー部材を締結する、締結方法であって、
    前記金属部材はネジ孔を備え、前記カバー部材は絶縁性を有するとともに貫通孔を備えており、
    ネジ頭部を備えている金属製の締結ネジを、前記貫通孔を貫通させて前記ネジ孔に螺合することにより、前記カバー部材を前記金属部材に締結する工程と、
    金属製の第一基部と、前記第一基部の表面の少なくとも一部を被覆するセラミックス溶射膜である第一保護膜と、凹部とを備えるネジカバーを、前記ネジ頭部に被覆する工程とを有し、
    前記ネジ頭部の側面には、第一ネジ溝が形成され、
    前記ネジカバーの前記凹部の壁面には第二ネジ溝が形成されており、
    前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝を螺合し、前記締結ネジと前記金属部材を締結することにより、前記第一基部と前記金属部材を電気的に導通させる、締結方法。
    

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