JP2005056994A - Plasma treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバ内における汚染を防止する技術の改良に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an improvement in technology for preventing contamination in a chamber.
半導体デバイスの製造工程では、ウエハの表面に酸化シリコンなどの薄膜を形成するプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)や、ウエハの表面に形成した薄膜にエッチ
ング処理を施すドライエッチングなどにおいて、プラズマ処理装置が使用されている(例えば、特許文献1〜5を参照)。
In semiconductor device manufacturing processes, plasma processing equipment is used in plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), which forms a thin film of silicon oxide, etc. on the wafer surface, and dry etching, which etches the thin film formed on the wafer surface. (For example, see Patent Documents 1 to 5).
従来のプラズマ処理装置の一例を図4に示す。このプラズマ処理装置20は、チャンバ30内に、上部電極10と、下部電極を構成するとともにウエハ6などの被処理物が保持される載置台2とを備えている。
An example of a conventional plasma processing apparatus is shown in FIG. The
上部電極10には、図示しないガス供給源からガス供給路12を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔13,13…からチャンバ30内へシャワー状に反応ガスが供給される。
The
そして、上部電極10と、下部電極を構成する載置台2との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極10に接続された高周波電源11からの高周波を印加することによってプラズマが生成され、ウエハ6に所定のプラズマ処理が施される。
Then, in a state where the reaction gas is supplied between the
載置台2は、その下方に設けられたアクチュエータ3の駆動により昇降し、例えば図示しないウエハ搬送機構によってウエハ6を載置台2に載置した後、載置台2を上昇させて上部電極10との間隔を調整してからプラズマ処理が施される。
The mounting table 2 is moved up and down by driving an
アクチュエータ3の周囲には、このアクチュエータ3をチャンバ30内から気密的に遮断するベローズ4が設けられ、その上端が載置台2の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ30の底部側に取り付けられている。
Around the
このベローズ4は通常、ステンレスなどで形成されている。例えばステンレスの場合、プラズマ処理の際に、その表面がプラズマイオンによって粒子状に剥離し、特にステンレスの成分の1つであるCrがウエハ6の主成分であるSiと反応してCr−Si(クロムシリサイド)を生成し、これがウエハ6の表面に付着して、パターン不良の原因となる。このため、ベローズ4の周囲を、ウエハ汚染への影響が少ない材料を用いて形成した円筒状のベローズカバー40で覆い、ベローズ4をプラズマ雰囲気から遮断してウエハ6への汚染を防止するようにしている。41は、チャンバ30の底部側に取り付けられたガイド筒であり、アクチュエータ3の駆動により載置台2とともに昇降するベローズカバー40の移動を案内する。
例えば処理を施すウエハ6をチャンバ30内に導入する際などに、チャンバ30内を大気にさらすとその内壁に大気の成分、特に水分が吸着される。一般に、プラズマ処理においては、その効果を高めるために不純物を極力少なくする必要があり、前工程として予備真空作業が行われるが、特に水分は除去が難しく高真空下にする必要がある。このため、チャンバ30内を、排気口32から排気ポンプ34により排気して、適切な処理を行うために必要な、例えば10-8Torr以下のような真空度まで到達させる必要がある。しかし、上記の従来技術における装置では、例えばベローズカバー40の内部空間が閉鎖構造となっているためにベローズカバー40の内壁やベローズ4の表面などの排気が難しいなど、構造が複雑であるため、必要な真空度へ到達するまでに長時間を要し、場合によってはこのような真空度へ到達しないことも考えられる。
For example, when the
したがって、より能力の大きい排気ポンプが必要となり、装置の費用が増加する要因ともなる。 Therefore, an exhaust pump having a higher capacity is required, which increases the cost of the apparatus.
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、その目的は、プラズマ処理時における被処理物への汚染を防止するとともに、効率よくチャンバ内を排気することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its object is to prevent contamination of the object to be processed during plasma processing and to exhaust the chamber efficiently. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing the above.
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマ処理が施される被処理物を載置する載置台と、
前記載置台を昇降駆動するアクチュエータと、
前記載置台の下方に設けられ、前記アクチュエータを前記プラズマ処理装置内から気密的に遮断するベローズと、
を備えるプラズマ処理装置であって、
前記ベローズを包囲するとともに、前記載置台の昇降に伴って伸縮するコイルスプリングを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention comprises:
A mounting table for mounting an object to be plasma-treated;
An actuator for moving the table up and down;
A bellows provided below the mounting table and hermetically shutting off the actuator from within the plasma processing apparatus;
A plasma processing apparatus comprising:
A coil spring that surrounds the bellows and expands and contracts as the mounting table is raised and lowered is provided.
本発明のプラズマ処理装置では、コイルスプリングの巻回線同士が螺旋方向に沿って離間するまで載置台を上昇させて、ベローズの周囲をコイルスプリングの外部空間へ開放した状態とすることができる。したがって、ベローズの表面やコイルスプリングの内周側の表面まで通気が十分に確保され、コイルスプリングの内方も効率よく且つ迅速に排気することができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the mounting table is raised until the winding lines of the coil springs are separated along the spiral direction, and the periphery of the bellows can be opened to the external space of the coil spring. Accordingly, sufficient ventilation is ensured up to the surface of the bellows and the inner peripheral surface of the coil spring, and the inside of the coil spring can be exhausted efficiently and quickly.
そして、コイルスプリングの各巻回線の間を開放した状態で高真空となるまで排気を行った後、コイルスプリングの各巻回線の間を閉止した状態でプラズマ処理を行うため、プラズマ処理時において、コイルスプリングの内側の閉止空間はその真空度が高い状態に保たれ、プラズマ反応がほとんど生じることがない。 Then, after exhausting until high vacuum is achieved with the coil springs open, the plasma process is performed with the coil springs closed. The closed space inside is kept in a high vacuum state, and plasma reaction hardly occurs.
したがって、プラズマ処理時における被処理物への汚染を防止するとともに、効率よくチャンバ内を排気することが可能である。 Therefore, it is possible to prevent contamination of the object to be processed during the plasma processing and to exhaust the chamber efficiently.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。なお、前述した従来技術と対応する部分には同一番号を付してその説明を一部省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the part corresponding to the prior art mentioned above, and the description is partially abbreviate | omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の排気工程時における概略断面図、図2は、図1の状態から載置台を降下させ、コイルスプリングを巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させた状態を示す概略断面図、図3は、図1のプラズマ処理装
置のプラズマ処理工程時における概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention during an exhaust process. FIG. 2 is a diagram illustrating a state where the mounting table is lowered from the state of FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the plasma processing apparatus of FIG. 1 during the plasma processing step.
図1〜3に示したように、本発明のプラズマ処理装置1は、チャンバ30内に、上部電極10と、下部電極を構成するとともにウエハ6などの被処理物が保持される載置台2とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the plasma processing apparatus 1 of the present invention includes an
上部電極10には、図示しないガス供給源からガス供給路12を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔13,13…からチャンバ30内へシャワー状に反応ガスが供給される。
The
そして、上部電極10と、下部電極を構成する載置台2との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極10に接続された高周波電源11からの高周波を印加することによってプラズマが生成され、ウエハ6に所定のプラズマ処理が施される。
Then, in a state where the reaction gas is supplied between the
ウエハ6は、例えば静電チャックにより載置台2に吸着保持される。載置台2には、必要に応じて図示しない加熱機構が設けられ、この加熱機構によってウエハ6が加熱される。載置台2の下方には、油圧シリンダなどのアクチュエータ3が取り付けられ、このアクチュエータ3の駆動により載置台2を昇降させている。
The
アクチュエータ3の周囲には、載置台2の昇降とともに伸縮するベローズ4が設けられている。このベローズ4は、アクチュエータ3をチャンバ30内から気密的に遮断するように、その上端が載置台2の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ30の底部側に取り付けられている。
Around the
本実施形態では、ベローズ4の周囲に、このベローズ4を包囲するようにコイルスプリング5が設けられている。このコイルスプリング5は、その上端が載置台2の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ30の底部側に取り付けられており、アクチュエータ3の駆動による載置台2の昇降に伴って伸縮するようになっている。
In the present embodiment, a
プラズマ処理を行う際には、図3に示したように、アクチュエータ3を駆動して載置台2を降下させることによって、コイルスプリング5をその巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させて、ベローズ4をプラズマ雰囲気から遮断する。この状態では、コイルスプリング5の巻回線同士はほぼ密着している。コイルスプリング5の材質としては、良好な密着状態が得られ、プラズマガスに対する耐食性が良好なアルミニウムが好ましく、例えば表面がアルマイト処理されたものが使用される。
When performing the plasma treatment, as shown in FIG. 3, the
一方、上記のプラズマ処理を行う前に、排気ポンプ33によってチャンバ30内を排気する際には、図1に示したように、コイルスプリング5の巻回線同士が螺旋方向に沿って離間するまで載置台2を上昇させ、ベローズ4の周囲をコイルスプリング5の外部空間へ開放した状態とする。したがって、ベローズ4の表面やコイルスプリング5の内周側の表面まで通気が十分に確保され、コイルスプリング5の内方も効率よく且つ迅速に排気することができる。
On the other hand, when the inside of the
このように、コイルスプリング5の各巻回線の間を開放した状態で高真空となるまで排気を行った後、コイルスプリング5の各巻回線の間を閉止した状態でプラズマ処理を行うため、プラズマ処理時においてコイルスプリング5の内側の閉止空間は、その真空度が高い状態に保たれ、プラズマ反応がほとんど生じることがない。さらに、プラズマ反応により少量の粒状物が発生したとしても、この空間外への放出が抑えられ、ウエハ6への粒状物の付着が防止される。
In this way, the plasma processing is performed in a state in which the winding lines of the
また、チャンバ30の底部は、電気的導通のために接地され、プラズマ処理時において、高周波電源11からの高周波電流は、上部電極10から、プラズマ、載置台2、コイルスプリング5、チャンバ30の底部の経路で流れるようになっている。
Further, the bottom of the
以下、このように構成されたプラズマ処理装置1によるプラズマ処理について説明する。 Hereinafter, plasma processing by the plasma processing apparatus 1 configured as described above will be described.
先ず、図1に示したように、チャンバ30内にウエハ6を導入するために、上部電極10を上方へ移動させる。上部電極10は、昇降可能に構成され、本実施形態では、上部電極10に取り付けられた押し板17の下方にスプリング19を介装するとともに、このスプリング19で付勢された押し板17の位置を位置合わせ用ネジ18で調節することによって上部電極10の位置を規定している。15は気密性を保持するためのベローズ、16はベローズを取り付けるための絶縁板、14は、絶縁体からなり、上部電極10の昇降を案内するためのガイド部材である。
First, as shown in FIG. 1, in order to introduce the
上部電極10の昇降機構としては、上記の構成に限らず、公知の構成を採用することができる。例えば、上部電極10にプレートなどを介してボールスクリュー機構を取り付け、ステッピングモータやパルスモータなどの駆動により上部電極10を昇降させる構成としてもよく、あるいは油圧昇降機構などを使用してもよい。
The raising / lowering mechanism of the
このように上部電極10を上方に移動させるとともに、アクチュエータ3の駆動により載置台2を適切な位置まで移動させた状態で、例えば図示しないウエハ搬送機構によってウエハ6を載置台2に載置する。
In this manner, the
次いで、図1に示したように、必要に応じてアクチュエータ3の駆動によりコイルスプリング5を伸張させ、コイルスプリング5の巻回線同士が螺旋方向に沿って離間している状態で、排気口32に設けられた開閉弁33を開放し、排気ポンプ34によってチャンバ30内を排気する。
Next, as shown in FIG. 1, the
チャンバ30内が所定の真空度に達したことを真空計31で確認した後、図2に示したように、アクチュエータ3を駆動して載置台2を降下させ、コイルスプリング5をその巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させ、コイルスプリング5の内方に閉止空間を形成する。
After confirming that the inside of the
次いで、図3に示したように、上部電極10を降下させ、ウエハ6に対してプラズマ処理を施すための適切な位置まで移動させる。
Next, as shown in FIG. 3, the
この状態で、上部電極10からチャンバ30内へ反応ガスを供給する。上部電極10には、図示しないガス供給源からガス供給路12を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔13,13…から、上部電極10と載置台2の間隙へシャワー状に反応ガスが供給される。この際、チャンバ30内を所定の真空度に保つために、反応ガスを供給するとともに排気ポンプ32により排気口34から排気を行う。
In this state, a reaction gas is supplied from the
このように、上部電極10と、下部電極を構成する載置台2との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極10に接続された高周波電源11からの高周波を印加し、ウエハ6へ所定時間プラズマを作用させる。
Thus, in a state where the reaction gas is supplied between the
ウエハ6へプラズマ処理を施した後、ウエハ6をチャンバ30内から取り出し、上記の操作を繰り返して各ウエハについて処理が行われる。
After the plasma processing is performed on the
なお、ベローズ4の周囲は、コイルスプリング5のみで構成されているため、ベローズ4の交換等は簡単に行うことが可能である。
In addition, since the circumference | surroundings of the
1…プラズマ処理装置
2…載置台
3…アクチュエータ
4…ベローズ
5…コイルスプリング
6…ウエハ
10…上部電極
11…高周波電源
12…ガス供給路
13…貫通孔
14…ガイド部材
15…ベローズ
16…絶縁板
17…押し板
18…位置合わせ用ネジ
19…スプリング
20・・・プラズマ処理装置
30…チャンバ
31…真空計
32…排気口
33…開閉弁
34…排気ポンプ
40…ベローズカバー
41…ガイド筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
前記載置台を昇降駆動するアクチュエータと、
前記載置台の下方に設けられ、前記アクチュエータを前記プラズマ処理装置内から気密的に遮断するベローズと、
を備えるプラズマ処理装置であって、
前記ベローズを包囲するとともに、前記載置台の昇降に伴って伸縮するコイルスプリングを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
A mounting table for mounting an object to be plasma-treated;
An actuator for moving the table up and down;
A bellows provided below the mounting table and hermetically shutting off the actuator from within the plasma processing apparatus;
A plasma processing apparatus comprising:
A plasma processing apparatus comprising a coil spring that surrounds the bellows and expands and contracts as the mounting table is raised and lowered.
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