JP2000100789A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP2000100789A JP10266015A JP26601598A JP2000100789A JP 2000100789 A JP2000100789 A JP 2000100789A JP 10266015 A JP10266015 A JP 10266015A JP 26601598 A JP26601598 A JP 26601598A JP 2000100789 A JP2000100789 A JP 2000100789A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波電流の通流経路の短いプラズマ処理装
置を提供すること。 【解決手段】 プラズマ処理装置は、内部が真空状態に
保持可能なチャンバー1と、半導体ウエハWを支持する
支持テーブル2と、チャンバー1外に設けられ、給電棒
7を介して支持テーブル2に高周波を印加し、処理ガス
のプラズマを生成する高周波電源10と、チャンバー1
内に設けられ、半導体ウエハWを収容し、その中で半導
体ウエハWに対してプラズマ処理を行う導電性容器15
と、導電性容器15内に処理ガスを導入する処理ガス導
入部20とを具備する。この装置において、支持テーブ
ル2に印加された高周波の高周波電源10へのリターン
電流が導電性容器15の内側を通って高周波電源10に
戻る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体に対してエッチング処理、成膜処理等のプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、ドラ
イエッチングやプラズマCVD(Chemical Vapor Depos
ition)等のプラズマ処理が多用されている。
【0003】このようなプラズマ処理を行う装置とし
て、例えば、図5に示すようなものが用いられている。
図5中、参照符号101は接地されたチャンバーを示
す。このチャンバー101内には、被処理体である半導
体ウエハWを水平に支持するための支持テーブル102
が設けられており、支持テーブル102は絶縁部材10
3を介して金属製の支持台104に載置されている。そ
して、支持テーブル102と支持台104とは昇降機構
105により昇降可能に設けられている。支持台4の下
方中央の大気部分は、ベローズ106で覆われており、
このベローズ106により真空部分と大気部分が分離さ
れている。ベローズ106の外側にはベローズカバー
(図示せず)が設けられている。
【0004】支持テーブル102にはチャンバー101
の下方に設けられた高周波電源110がマッチングボッ
クス109を介して給電棒107により接続されてい
る。給電棒107の周囲には、支持台104から下方に
延びる金属製の接地パイプ108が設けられている。
【0005】チャンバー101の天壁には、支持テーブ
ル102に対向するようにシャワーヘッド111が設け
られている。シャワーヘッド110は、その下面に多数
のガス吐出孔112が設けられており、かつその上部に
ガス導入部113を有している。そして、プラズマ処理
用の処理ガスがガス導入部113からシャワーヘッド1
11のガス吐出孔112から半導体ウエハWに向けて吐
出される。
【0006】チャンバー101の側壁には半導体ウエハ
Wの搬入出用の搬送ポート114がゲートバルブ115
により開閉可能に設けられている。また、チャンバー1
01の底部近傍には、排気ポート116が設けられてお
り、チャンバー101内を真空排気することが可能とな
っている。
【0007】このような装置においては、半導体ウエハ
Wを搬送ポート113から搬送位置にある支持テーブル
102に搬送し、次いで、移動機構105により支持テ
ーブル102を上昇させて、半導体ウエハWを処理位置
に配置させる。その後、排気ポート115から排気する
ことにより、チャンバー101内を所定の真空度に保持
し、シャワーヘッド110からチャンバー101内に所
定の処理ガスを導入し、さらに高周波電源109からマ
ッチングボックス108およびケーブル106を介して
支持テーブル102に高周波を印加することにより、プ
ラズマを生成させ、半導体ウエハWに所定のプラズマ処
理を施す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高周波電流
が導体の表面近くだけに局在するという表皮効果によ
り、高周波電源109から支持テーブル102に印加さ
れた高周波電流のリターン電流は、図中の矢印に従っ
て、まずチャンバー101の内壁を通って底壁に至り、
さらに、ベローズ106の外側、支持台104の表面お
よび接地パイプ108の内側を通って高周波電源109
に戻るという、極めて長い経路を通る。このため、高周
波電力の損失が大きくなってしまう。また、このように
長い経路を通るため、異常放電が生じやすく、かつ高周
波ノイズが発生しやすいという問題もある。
【0009】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、高周波電流の通流経路の短いプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、内部が真空状態に保持可能なチャ
ンバーと、被処理体を支持する支持部材と、前記チャン
バー外に設けられ、給電部材を介して前記支持部材に高
周波を印加し、処理ガスのプラズマを生成する高周波電
源と、前記チャンバー内に設けられ、被処理体を収容
し、その中で被処理体に対してプラズマ処理を行う導電
性容器と、前記導電性容器内に処理ガスを導入する処理
ガス導入部とを具備し、前記支持部材に印加された高周
波の前記高周波電源へのリターン電流が前記導電性容器
の内側を通ることを特徴とするプラズマ処理装置が提供
される。
【0011】前記処理ガス導入部としては、多数のガス
吐出孔を有するシャワーヘッドを有するものを用いるこ
とができる。この場合に、前記シャワーヘッドは、前記
導電性容器の天壁に設けられていてもよいし、前記チャ
ンバーの天壁に設けられ、前記導電性容器に処理ガス導
入用の開口部が形成されていてもよい。
【0012】前記プラズマ処理装置において、前記チャ
ンバーが被処理体の搬送ポートを有し、前記導電性容器
および前記支持部材を被処理体の処理位置と搬送位置と
の間で移動させる移動手段をさらに具備することができ
る。
【0013】また、前記給電部材を含む大気部をプラズ
マ処理を行う真空部と分離するために導電性容器の底部
から前記チャンバーの底部に至る部分に伸縮自在に設け
られた筒状をなすベローズをさらに具備することができ
る。
【0014】本発明においては、被処理体を収容して、
その中でプラズマ処理を行う導電性容器をチャンバー内
に設け、前記支持部材に印加された高周波の前記高周波
電源へのリターン電流が前記導電性容器の内側を通るよ
うにしたので、従来のようにチャンバー内壁およびベロ
ーズを通る長い経路を経ることなく、リターン電流が高
周波電源に戻る。したがって、高周波電力の損失を小さ
くすることができる。また、異常放電や高周波ノイズを
発生し難くすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
図中、参照符号1は例えば表面がアルマイト処理された
アルミニウムからなる導電性のチャンバーであり、この
チャンバー1は接地されている。チャンバー1内には、
被処理体である半導体ウエハWを水平に支持するための
支持テーブル2が設けられている。この支持テーブル2
はアルミニウム等の導電体で構成され、絶縁部材3を介
してアルミニウム等の導電体からなる支持台4に載置さ
れている。そして、支持台4の外周側には、多数のガス
通過孔を有する円板状をなすガス拡散用のバッフル板5
が設けられている。このバッフル板5はアルミニウム等
の導電体で構成され、支持台4にねじ止めされて電気的
に接続されている。
【0016】支持台4の下方中央の大気部分は、例えば
ステンレス鋼からなるベローズ6で覆われており、この
ベローズ6により真空部分と大気部分が分離されてい
る。ベローズ6はその上端と下端とがそれぞれ支持台4
の下面およびチャンバー1の底壁上面にねじ止めされて
いる。ベローズ6の外側にはベローズカバー(図示せ
ず)が設けられている。
【0017】支持テーブル2にはチャンバー1の下方に
設けられた高周波電源10がマッチングボックス9を介
して給電棒7により接続されている。給電棒7の周囲に
は、支持台4から下方に延びる金属製の接地パイプ8が
設けられている。
【0018】支持テーブル2には、半導体ウエハWの受
け渡しをするためのリフトピン11が設けられており、
このリフトピン11は、チャンバー1の下方に配置され
たシリンダー12により昇降可能となっている。また支
持テーブル2内には、冷媒流路13が形成されており、
この中に冷媒供給管14を介して冷媒が通流されるよう
になっている。
【0019】チャンバー1の天壁の下側には、支持テー
ブル2上の半導体ウエハWを取り囲むように例えばアル
ミニウムからなる導電性容器15が設けられている。こ
の導電性容器15の下端は、バッフル板5にねじ止めさ
れており、これらは電気的に接続されている。したがっ
て、導電性容器15、バッフル板5、および支持台4が
電気的に接続されていることとなる。
【0020】導電性容器15の天壁部分は、シャワーヘ
ッド16となっており、多数のガス吐出孔17が形成さ
れている。シャワーヘッド16からの処理ガスの吐出
は、チャンバー1の天壁に設けられたガス導入口20か
ら行われる。ガス導入口20には所定の処理ガスを供給
するための処理ガス供給源21が接続されいる。そし
て、導電性容器15内に処理ガスが供給され、支持テー
ブル2に高周波が印加されることにより、導電性容器1
5内にプラズマが生成され、半導体ウエハWに所定のプ
ラズマ処理が施されるようになっている。導電性容器1
5の天壁上端のシャワーヘッド16の周囲にはOシール
リング18がはめ込まれており、プラズマ処理の際に
は、図示するようにOシールリング18がチャンバー1
の天壁内側に密着される。なお導電性容器15の側壁に
は半導体ウエハWの搬入出用の開口部19が形成されて
いる。
【0021】チャンバー1の側壁には、半導体ウエハW
の搬入出用の搬送ポート26がゲートバルブ27により
開閉可能に設けられており、半導体ウエハWの搬入出時
には、半導体ウエハWが搬送ポート26に対応する位置
に移動される。
【0022】この際の半導体ウエハWの移動は、昇降機
構22によって行われる。昇降機構22は、ボールねじ
23aを回転させるモーター23を有しており、このモ
ーター23はチャンバー1の下方に水平に設けられ、固
定部材30aによりチャンバー1に取り付けられた支持
フレーム30に固定されている。一方、チャンバー1の
底壁と支持フレーム30との間には、垂直に延びる複数
のシャフト25が設けられており、このシャフト25の
うちモータ23に対応する位置のものには駆動スライダ
ー24aが上下方向に移動可能に取り付けられており、
他のシャフト25には従動スライダー24bが上下動可
能に取り付けられている。駆動スライダー24aは、ボ
ールねじ23aに螺合されており、モーター23により
ボールねじ23aが回転されることにより上下動する。
これら駆動スライダー24aおよび従動スライダー24
bは、支持台4の底部に固定されており、モーター23
によりボールねじ23aを回転させることにより、駆動
スライダー24aおよび従動スライダー24bがシャフ
ト25に沿って上下動し、これにともなって、支持テー
ブル2、絶縁部材3、支持台4および導電性容器15が
一体的に上下動する。
【0023】そして、プラズマ処理中は、このような昇
降機構22により、支持テーブル2、絶縁部材3、支持
台4および導電性容器15が図1に示す位置に上昇さ
れ、半導体ウエハWの搬入出時には、図2に示すように
半導体ウエハWが搬送ポート26に対応する位置になる
ように、これらが下降される。
【0024】チャンバー1の側壁の底部近傍には、排気
ポート28が設けられており、この排気ポート28には
配管を介して排気装置29が接続されている。そして、
排気装置29を作動させることによりチャンバー1内が
所定の真空度まで真空排気することが可能となってい
る。
【0025】このような装置においては、まず、昇降機
構22により支持テーブル2を図2に示す搬送位置に配
置し、ゲートバルブ27を開けて、図示しない搬送アー
ムにより、搬送ポート26を介して半導体ウエハWをチ
ャンバー1内に搬入する。そして、支持テーブル2から
リフトピン11を突出させた状態で半導体ウエハWを受
け取り、次いでリフトピン11を降下させて半導体ウエ
ハを支持テーブル2上に載置する。
【0026】その後、昇降機構22により支持テーブル
2を上昇させ、図1に示すように導電性容器15のOシ
ールリング18がチャンバー1の天壁に密着させ、半導
体ウエハWを処理位置に位置させる。
【0027】この状態で、冷媒流路13に冷媒を通流さ
せて支持テーブル2を所定の温度に制御するとともに、
排気装置29により排気ポート28を介してチャンバー
1内を排気し、高真空状態とする。
【0028】次いで、ガス処理ガス供給源21から配管
を通って処理ガス導入口20から所定の処理ガスをチャ
ンバー1内に導入し、導電性容器15の天壁を構成する
シャワーヘッド16のガス吐出孔17から半導体ウエハ
Wに向けて吐出させ、チャンバー1内を数10mTor
rとする。それと同時に高周波電源10からマッチング
回路9および給電棒7を通って所定の周波数および電圧
の高周波を支持テーブル2に印加する。これにより、導
電性容器15内には処理ガスのプラズマが生成され、半
導体ウエハWに対して所定のプラズマ処理が施される。
【0029】この場合に、本実施形態では導電性容器1
5が設けられているため、支持テーブル2に印加された
高周波電流のリターン電流は、チャンバー1に至らず、
図3に示すように、表皮効果により、導電容器15の内
側を通ってバッフル板5の上面に至り、さらに支持台4
の絶縁部材3との界面部分、および給電棒7の挿通孔表
面を通り、接地パイプ8の内側を通ってマッチングボッ
クス9に至り、高周波電源10に戻る。
【0030】したがって、リターン電流は、従来のよう
にチャンバーの内壁、底壁、ベローズの外側、支持台の
表面、接地パイプの内側を通って高周波電源に戻るとい
うような極めて長い経路を通ることなく高周波電源10
に戻される。このため、高周波電力の損失を小さくする
ことができる。また、このように高周波のリターン電流
の経路が短くなることから、異常放電や高周波ノイズを
発生し難くすることができる。また、導電性容器15で
処理空間を覆う状態となるので、プラズマの広がりが抑
制され、特にチャンバー1の下部に対してガスによる反
応生成物が付着しにくくなる。
【0031】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。図4は、本発明の他の実施形態に係るプラズマ処
理装置を示す断面図である。図4中、図1と同等のもの
には同じ符号を付して説明を省略する。この実施形態に
おいては、従前の実施形態とは異なり、チャンバー1の
天壁に多数のガス吐出口32が形成されたシャワーヘッ
ド31が設けられている。そして、天壁部分にシャワー
ヘッド31に対応する円形のくりぬき部15aを有する
導電性容器15’が従前の実施形態と同様に、支持テー
ブル2上の半導体ウエハWを取り囲むように設けられて
いる。
【0032】この実施形態の場合には、印加高周波のリ
ターン電流がわずかにチャンバー1の内壁に流れるもの
の、大部分は従前の実施形態と同様、導電性容器15’
の内側を通ってバッフル板5の上面に至り、さらに支持
台4の絶縁部材3との界面部分、および給電棒7の挿通
孔表面を通り、接地パイプ8の内側を通ってマッチング
ボックス9に至り、高周波電源10に戻る。したがっ
て、本実施形態によっても従前の実施形態とほぼ同様の
効果を得ることができる。
【0033】なお、本発明はこれら実施形態に限定され
ることなく種々変形可能である。例えば、導電性容器の
材料としては、アルミニウムに限らず、重金属が含まれ
ている等、処理に悪影響を与えるもの以外の導電性材料
であれば適用することができる。また、本発明が適用さ
れる装置構成は上記実施形態のものに限らず、支持テー
ブルに高周波を印加するタイプのものであれば全てに適
用することができる。さらに、本発明は高周波を印加し
てプラズマを生成し、そのプラズマで被処理体を処理す
るものであれば、その処理形態は問わず、エッチング、
CVD成膜等種々の処理に適用することができる。さら
にまた、被処理体としては、半導体ウエハに限らず、液
晶表示装置のガラス基板等他のものであってもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
処理体を収容して、その中でプラズマ処理を行う導電性
容器をチャンバー内に設け、前記支持部材に印加された
高周波の前記高周波電源へのリターン電流が前記導電性
容器の内側を通るようにしたので、従来のようにチャン
バー内壁およびベローズを通る長い経路を経ることな
く、リターン電流が高周波電源に戻る。したがって、高
周波電力の損失を小さくすることができる。また、この
ようにリターン電流の経路が短いことから異常放電や高
周波ノイズを発生し難くすることができる。さらに、導
電性容器の存在によりプラズマの広がりが抑制され、特
にチャンバーの下部に対してガスによる反応生成物が付
着しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を
示す断面図。
【図2】図1の装置における半導体ウエハ搬送状態を示
す断面図。
【図3】図1の装置における印加した高周波のリターン
電流の経路を説明するための図。
【図4】本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置
を示す断面図。
【図5】従来のプラズマ処理装置を示す断面図。
【符号の説明】
1……チャンバー 2……支持テーブル 4……支持台 5……バッフル板 6……ベローズ 7……給電棒 8……接地パイプ 9……マッチングボックス 10……高周波電源 15……導電性容器 W……半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 好文 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 吉田 幸正 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4K030 EA06 FA03 GA12 KA08 KA10 KA45 4K057 DA02 DA16 DA20 DD01 DM02 DM03 DM06 DM09 DM13 DM14 DM33 DM35 DM37 DM39 DN01 5F004 AA16 BA04 BA09 BB11 BB18 BB25 BC08 BD03 BD07 EA30 5F045 AA08 BB15 DP01 DP02 DP03 EB02 EB03 EF05 EH05 EH12 EH13 EH19 EJ02 EJ03 EJ09 EJ10 EM01 EM02 EM10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部が真空状態に保持可能なチャンバー
    と、 被処理体を支持する支持部材と、 前記チャンバー外に設けられ、給電部材を介して前記支
    持部材に高周波を印加し、処理ガスのプラズマを生成す
    る高周波電源と、 前記チャンバー内に設けられ、被処理体を収容し、その
    中で被処理体に対してプラズマ処理を行う導電性容器
    と、 前記導電性容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入部
    とを具備し、前記支持部材に印加された高周波の前記高
    周波電源へのリターン電流が前記導電性容器の内側を通
    ることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】 前記処理ガス導入部は、多数のガス吐出
    孔を有するシャワーヘッドを有する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. 【請求項3】 前記シャワーヘッドは、前記導電性容器
    の天壁に設けられていることを特徴とする請求項2に記
    載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 前記シャワーヘッドは、前記チャンバー
    の天壁に設けられており、前記導電性容器に処理ガス導
    入用の開口部が形成されていることを特徴とする請求項
    2に記載のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】 前記チャンバーは被処理体の搬送ポート
    を有し、前記導電性容器および前記支持部材を被処理体
    の処理位置と搬送位置との間で移動させる移動手段をさ
    らに具備することを特徴とする請求項1ないし請求項4
    のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 【請求項6】 前記給電部材を含む大気部をプラズマ処
    理を行う真空部と分離するために導電性容器の底部から
    前記チャンバーの底部に至る部分に伸縮自在に設けられ
    た筒状をなすベローズをさらに具備することを特徴とす
    る請求項5に記載のプラズマ処理装置。
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