JP2007039707A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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Abstract


【課題】 プラズマ処理装置において、真空シール部材で固定された天井板への、熱応力負荷軽減及び堆積物の容易な除去が可能となる方法及び装置を提供する。
【解決手段】 天井板４の下側に熱変形許容手段を介して保持される遮蔽板５を設け、遮蔽板自体の熱応力負荷を軽減した上で天井板への熱を遮蔽し、天井板の破損を防止し、且つ遮蔽板自体の破損も防止可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空シール部材で天井板がチャンバに固定されたプラズマ処理装置に関し、チャンバと天井板の間に生じる熱応力負荷の軽減及び天井板への堆積物の付着抑制を企図したものである。
現在、半導体の製造等において、プラズマを利用した処理装置が多く使用されている。その一例としてはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が挙げられ、チャンバ内に導入した膜の材料となる有機金属錯体等のガスを、高周波アンテナから入射する高周波によりプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して金属薄膜等を成膜することが可能である。
これらプラズマ処理装置においては、各プラズマ処理の目的に応じて多種多様な装置形状や部品の選択・配置が考えられる。その一例に、真空シール部材を介してチャンバ上部にチャンバの開閉が可能となる天井板を設置し、プラズマ発生源となるアンテナを天井板の上に設置するプラズマ処置装置が知られている。
この場合のプラズマ処理装置を構成する材質としては、チャンバは耐熱性・耐食性・耐圧性・価格を考慮し、主にステンレスやアルミニウム等が使用され、天井板にはチャンバに要求される性質に加え絶縁性が必要であるため、セラミック等が使用される。
特開平４−７２０６６号公報
ここで、プラズマ処理時において、装置内は処理時の温度変化により熱膨張・収縮し熱疲労し、さらにステンレスとセラミックの膨張・収縮率が異なるため、真空シール部材によりチャンバに固定された天井板が熱応力により破損する虞があった。
また、プラズマを用いて成膜処理を施す場合、処理装置内には余剰堆積物が付着するが、余剰堆積物による膜内へのパーティクルの混入を防ぐため、定期的な装置内のクリーニングが必要であった。
以上の問題を改善するにあたり、熱疲労の改善対策の一つとして、天井板とチャンバに、熱膨張・収縮率が同程度となる材質を使用することが考えられる。しかしこの場合、耐熱性・耐食性・耐圧性・低価格、さらに天井板の場合は絶縁性の全てを満たすことは困難であった。
また余剰堆積物の防止対策として、天井板に対し膜が堆積され難い条件を作るため、天井板を加熱するという方法が考えられる。しかしその場合、アンテナに加え、天井板の上にヒーターを設置する必要があり、装置がより大掛かりとなる。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、チャンバと天井板の間に生じる熱応力負荷を軽減することができ、天井板への堆積物の付着を抑制することができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のプラズマ処理装置は、
基板が収容され上部が開口されたチャンバと、
チャンバの開口を塞ぐ天井板と、
天井板の上部に設置されチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と
を有するプラズマ処理装置において、
天井板の下側におけるチャンバ側に熱変形許容手段を介して保持される遮蔽板を設けたことを特徴とする。
請求項１に係る本発明では、遮蔽板が熱変形許容手段によりチャンバ側に対して相対的に移動自在となり、遮蔽板自体の熱応力負荷が軽減されると共に天井板への熱を遮蔽することが可能になり、天井板の熱応力負荷が抑制されて破損が防止され、且つ遮蔽板自体の破損も防止することができる。
そして請求項２に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
熱変形許容手段は、チャンバに対し遮蔽板の端部が相対的に移動自在に保持される保持部であることを特徴とする。
請求項２に係る本発明では、簡単な構造の保持部により遮蔽板の熱変形が許容される。
また、請求項３に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
熱変形許容手段は、チャンバの内部に進退自在に設けられ遮蔽板の端部が相対的に移動自在に保持される固定治具であり、固定治具のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が解放されることを特徴とする。
請求項３に係る本発明では、ロボットアーム等との組み合わせにより遮蔽板の自動搬送が可能となることから、遮蔽板の交換が容易になり、また装置の運転停止が不要となるため、生産性の低下が抑制される。
また、請求項４に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
遮蔽板に通気穴が設けられていることを特徴とする。
請求項４に係る本発明では、遮蔽板に通気穴を開けることにより、遮蔽板と天井板の間の排気が促進され、真空引きを素早く行うことが可能となる。また、通気穴を、チャンバ内のガスやプラズマの流れを整える形状に形成することで、基板に対するプラズマ処理を均一に行うことが可能になる。
また、請求項５に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、遮蔽板の下部に存在する堆積物形成物質の遮蔽板の上部への回りこみを防止するためにカバーガスを遮蔽板近傍に流通させるカバーガス供給手段を備えたことを特徴とする。
請求項５に係る本発明では、カバーガスが供給されることにより、遮蔽板端部からの堆積物の回りこみを防止することができる。
また、請求項６に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
遮蔽板を熱容量が小さい材料で構成し、プラズマによる輻射熱で所望の温度に加熱されるようにしたことを特徴とする。
請求項６に係る本発明では、遮蔽板として熱容量が小さい材質を使用することにより、 プラズマの輻射熱で加熱が容易となり、堆積物の付着を防止することができる。
また、請求項７に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ処理時に生成するラジカルによりエッチング処理を施すための被エッチング部材がチャンバ内に備えられ、被エッチング部材が遮蔽板と一体的に設けられていることを特徴とする。
請求項７に係る本発明では、遮蔽板と被エッチング部材が一体化されることにより、被エッチング部材と遮蔽板の交換を一度で行うことが可能となり、搬送が容易になる。
また、請求項８に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
チャンバの内部に備えられ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成される被エッチング部材と、
チャンバの内部にハロゲンを含有する材料ガスを供給する材料ガス供給手段とを備え、
プラズマ発生手段によりハロゲンガスズマを発生させハロゲンガスプラズマにより被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる元素成分とハロゲンとの前駆体を生成し、
更に、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より低くして前駆体の元素成分を基板に成膜させる温度制御手段を備えた
ことを特徴とする。
請求項８に係る本発明では、遮蔽板が熱変形許容手段によりチャンバ側に対して相対的に移動自在となり、遮蔽板自体の熱応力負荷が軽減されると共に天井板への熱を遮蔽することが可能になり、天井板の熱応力負荷が抑制されて破損が防止され、且つ遮蔽板自体の破損も防止して成膜することができる。
また、請求項９に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項８に記載のプラズマ処理装置において、
被エッチング部材に相対移動自在に遮蔽板が保持されていることを特徴とする。
請求項９に係る本発明では、遮蔽板が熱変形許容手段によりチャンバ側に対して相対的に移動自在となり、遮蔽板自体の熱応力負荷が軽減されると共に天井板への熱を遮蔽することが可能になり、天井板の熱応力負荷が抑制されて破損が防止され、且つ遮蔽板自体の破損も防止することができる。また、遮蔽板が被エッチング部材に保持されているため、両者の交換を一度で行うことができる。
また、請求項１０に係る本発明のプラズマ処理装置は、
請求項９に記載のプラズマ処理装置において、
被エッチング部材の端部が係止される被エッチング部材固定治具をチャンバに対して進退自在に設け備え、被エッチング部材に相対移動自在に遮蔽板を保持し、被エッチング部材固定治具のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が被エッチング部材と共に解放されることを特徴とする。
請求項１０に係る本発明では、遮蔽板自体の熱応力負荷を軽減した上で天井板への熱を遮蔽可能なため、天井板の破損を防止し、且つ遮蔽板自体の破損も防止して成膜することができる。また、交換が容易な遮蔽板により天井板への余剰な堆積が防止され、クリーニングが容易になる。また、遮蔽板が被エッチング部材に保持され、自動搬出手段と組み合わせれば双方を同時に成膜運転の停止無しに装置外へ搬出することができるため、両者の交換を一度で行うことができると同時に、遮蔽板のクリーニングを、生産性を低下させずに行うことができる。
上記目的を達成するための請求項１１に係る本発明のプラズマ処理方法は、
基板が収容され上部が開口されたチャンバの開口を天井板で塞ぎ、
チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、
天井板の下側におけるチャンバ側に熱変形を許容して遮蔽板を保持し、所望のプラズマ処理を行うことを特徴とする。
請求項１１に係る本発明では、遮蔽板が熱変形許容手段によりチャンバ側に対して相対的に移動自在となり、遮蔽板自体の熱応力負荷が軽減されると共に天井板への熱を遮蔽することが可能になり、天井板の熱応力負荷が抑制されて破損が防止され、且つ遮蔽板自体の破損も防止することができる。
また、請求項１２に係る本発明のプラズマ処理方法は、
請求項１１に記載のプラズマ処理方法おいて、
チャンバの内部にハロゲンを含有する材料ガスを供給してハロゲンガスズマを発生させ、ハロゲンガスプラズマにより高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成された被エッチング部材をエッチングして被エッチング部材に含まれる元素成分とハロゲンとの前駆体を生成し、
更に、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より低くして前駆体の元素成分を基板に成膜させることを特徴とする。
請求項１２に係る本発明において、遮蔽板が熱変形許容手段によりチャンバ側に対して相対的に移動自在となり、遮蔽板自体の熱応力負荷が軽減されると共に天井板への熱を遮蔽することが可能になり、天井板の熱応力負荷が抑制されて破損が防止され、且つ遮蔽板自体の破損も防止して成膜することができる。
本発明のプラズマ処理装置は、天井板への熱応力負荷の軽減及び破損の防止、さらに堆積物のメンテナンス性の向上、及びダウンタイムの軽減を行うことができる。
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
（第１実施形態例）
本実施形態例は、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体がハロゲンラジカルで還元された状態の金属成分を基板の表面に吸着させる。
この一連の反応はハロゲンを塩素とした場合、次式の様に示される。
（１）プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
（２）エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
（３）基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｍ＋Ｃｌ２↑
式中のＣｌ＊は塩素ラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を示す。金属Ｍには高蒸気圧ハロゲン化物を作る物質（銅など）が使用される。
一般にこれらのプラズマ処理を行う場合には、プラズマの輻射熱等による装置の過熱や基板以外への成膜成分の余剰堆積が問題となる。特に、チャンバ上部に真空シール部材を介して天井板を設置し、プラズマ発生源となるアンテナを天井板の上に設置する様な場合には、装置への熱応力負荷や、チャンバとの熱膨張の差による天井板の破損が問題となる。
本実施形態例では、天井板の下側に熱変形許容手段を介して保持される遮蔽板を設けることにより、天井板への熱応力負荷を軽減し、破損を防止することができるようにしてある。
また、上記の構造において天井板のクリーニングのための成膜運転停止による生産性の低下も課題となるが、遮蔽板に熱容量の小さい形状及び材質のもの（アルミナやマグネシヤから形成され、薄い板状であるもの等）を使用することにより、プラズマ処理時に容易に遮蔽板が加熱され、成膜成分が堆積しにくい状態となり、堆積物のメンテナンス性を向上させ、ダウンタイムを軽減することができる。
図１に基づいてプラズマ処理装置を説明する。図１には第１の実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面を示してある。
円筒状に形成された、ステンレスやアルミニウム等から形成されたチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。基板３は支持台２に備えられたヒーター１８及び冷媒１９により所定温度に制御される。
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（セラミックス等）の板状の天井板４によって塞がれている。天井板４とチャンバ１との間には真空シール部材１１が設置され、装置内が密閉される。天井板４の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ６が設けられ、プラズマアンテナ６には整合器７及び電源８が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ６、整合器７及び電源８により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
チャンバ１には金属製の被エッチング部材１２が配置されている。被エッチング部材１２はプラズマアンテナ６の電気の流れに対して基板３と天井板４の間に不連続状態で配置されている。即ち、被エッチング部材１２は、格子状に設けられている。これにより、被エッチング部材１２はプラズマアンテナ６の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態とされている。
尚、プラズマアンテナ６の電気の流れに対して不連続状態にする被エッチング部材の構成としては、ラダー状や網目状に構成する等とすることも可能である。
被エッチング部材１２の上方にはチャンバ１の内部にハロゲンガス１５を供給するハロゲンガス供給手段としてガス供給ノズル１３が設けられている。ガス供給ノズル１３には流量及び圧力が制御される流量制御器１４を介してハロゲンガス１５が送られる。
装置内に供給されたガスは排気口１６から排気され、真空装置１７によって所定の圧力に維持される。チャンバ１にはゲートバルブ９を介して搬送室が接続され、真空中で基板等の搬送が可能である。
以上の構成によるプラズマ処理装置においては、プラズマにより装置が加熱され、特にプラズマアンテナ付近の天井板４はプラズマの輻射熱により容易に加熱され、熱応力や熱疲労の影響を受けやすい。ここで、図１のプラズマ処理装置には、天井板４の下部に遮蔽板５が設けられている。この遮蔽板５の設置により、天井板４への熱が遮蔽され、天井板４の破損を防止することができる。
遮蔽板５の端部はチャンバ１の上部の溝部に載せられ、遮蔽板５の端部とチャンバ１の溝部とは互いに径方向（熱膨張を吸収する方向）に移動自在に保持されている（熱変形許容手段：保持部）。したがって、遮蔽板５は真空シール部材等により固定されることが無いため、チャンバ１との熱膨張差によりチャンバ１側と遮蔽板５と間に無理な力が働かずに熱応力が許容され、破損が防止される。
上記の構造により、天井板４と遮蔽板５の双方の破損を同時に防止して成膜することができる。
また、遮蔽板５は熱容量の小さい形状及び材質（アルミナやマグネシヤから形成され、薄い板状であるもの等）であり、プラズマ処理時に容易に遮蔽板５が加熱され、成膜成分が堆積しにくい状態となり、堆積物のメンテナンス性を向上させ、ダウンタイムを軽減することができる。
尚、遮蔽板５の外周部とチャンバ１との隙間は半径で１ｍｍ程度であることが望ましい。
（第２実施形態例）
本実施形態例は、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体がハロゲンラジカルで還元された状態の金属成分を基板の表面に吸着させる。
そして本実施形態例でも第１の実施形態例と同様にプラズマ処理装置上部の天井板の破損及び余剰堆積防止のために遮蔽板が載置されるが、本実施形態例ではこの遮蔽板に通気穴が設けられ、遮蔽板より上部の真空引きが促進される。さらに通気穴の形状や配置位置を装置形状や環境や条件に合わせれば、遮蔽板の上部から供給されるガスの流れが被エッチング部材を通じ基板に向けて均一になる。基板へのガス流れを均一にすれば、被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体の流れも均一になり、成膜を均一に行うことが可能である。また、本実施形態例においては、遮蔽板端部近傍にカバーガス供給手段からカバーバスを供給することにより、遮蔽板端部から成膜成分がまわりこみ、余剰堆積物が付着することを防ぐことが可能である。
図２に基づいてプラズマ処理装置を説明する。図２には本発明の第２の実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面を示してある。図１に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
円筒状に形成された、ステンレスやアルミニウム等から形成されたチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。基板３は支持台２に備えられたヒーター１８及び冷媒１９により所定温度に制御される。
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（セラミックス等）の板状の天井板４によって塞がれている。天井板４とチャンバ１との間には真空シール部材１１が設置され、装置内が密閉される。天井板４の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ６が設けられ、プラズマアンテナ６には整合器７及び電源８が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ６、整合器７及び電源８により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
チャンバ１には金属製の被エッチング部材１２が配置されている。被エッチング部材１２の上方にはチャンバ１の内部にハロゲンガス１５を供給するハロゲン手段としてガス供給ノズル１３が設けられている。ガス供給ノズル１３には流量及び圧力が制御される流量制御器１４を介してハロゲンガス１５が送られる。
装置内に供給されたガスは排気口１６から排気され、真空装置１７によって所定の圧力に維持される。チャンバ１にはゲートバルブ９を介して搬送室が接続され、真空中で基板等の搬送が可能である。
以上の構成によるプラズマ処理装置においては、プラズマにより装置が加熱され、特にプラズマアンテナ付近の天井板４はプラズマの輻射熱により容易に加熱され、熱応力や熱疲労の影響を受けやすい。そのため、天井板４の下部のチャンバ側に遮蔽板２３が設けられている。この遮蔽板２３の設置により、天井板４への熱が遮蔽され、天井板４の破損を防止することができる。
遮蔽板２３の端部はチャンバ１の上部の溝部に載せられ、遮蔽板２３の端部とチャンバ１の溝部とは互いに径方向（熱膨張を吸収する方向）に移動自在に保持されている（熱変形手段：保持部）。したがって、遮蔽板２３は真空シール部材等により固定されることが無いため、チャンバ１との熱膨張差によりチャンバ１側と遮蔽板２３と間に無理な力が働かずに熱応力が許容され、破損が防止される。
上記の構造により、天井板４と遮蔽板２３の双方の破損を同時に防止して成膜することができる。
遮蔽板２３には通気穴２０が設けられ、通気穴２０により、遮蔽板２３より上部に位置する部位の真空引きを促進することが可能となる。また、通気穴２０を、被エッチング部材１２や基板３へのガス流れを均一にし、チャンバ内のガスやプラズマの流れを整える形状に形成・配置することにより、基板３に対するプラズマ処理を均一に行うことが可能になる。
遮蔽板２３の端部近傍におけるチャンバ１にはカバーガス供給手段２２が設けられ、カバーガス供給手段２２より遮蔽板２３の端部にカバーガス２１が供給される。これにより、遮蔽板２３の端部からの成膜成分の回り込みが防止される。尚、カバーガスとしては希ガス（例えばヘリウム）等が用いられる。
尚、遮蔽板５の外周部とチャンバ１との隙間は半径で１ｍｍ程度であることが望ましい。
（第３実施形態例）
本実施形態例は、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体がハロゲンラジカルで還元された状態の金属成分を基板の表面に吸着させる。
そして本実施形態例でも第１の実施形態例と同様にプラズマ処理装置上部の天井板の破損及び余剰堆積防止のために遮蔽板が載置されるが、本実施形態例では遮蔽板の端部がチャンバに対し相対的に移動自在に保持される固定治具で固定され、固定治具のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が解放されるため、ロボットアーム等との組み合わせにより遮蔽板の自動搬送が可能となる。したがって、遮蔽板の交換が容易になり、また装置の運転停止が不要となるため、生産性の低下が抑制される。
図３には本発明の第３の実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面、図４にはチャンバに設置された進退自在な固定治具の詳細を示してある。図１および図２に示した部材と同一部材には同一符号を付した。
図３に示すように、円筒状に形成された、ステンレスやアルミニウム等から形成されたチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。基板３は支持台２に備えられたヒーター１８及び冷媒１９により所定温度に制御される。
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（セラミックス等）の板状の天井板４によって塞がれている。天井板４とチャンバ１との間には真空シール部材１１が設置され、装置内が密閉される。天井板４の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ６が設けられ、プラズマアンテナ６には整合器７及び電源８が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ６、整合器７及び電源８により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
チャンバ１には金属製の被エッチング部材１２が配置されている。被エッチング部材１２の上方にはチャンバ１の内部にハロゲンガス１５を供給するハロゲンガス供給手段としてガス供給ノズル１３が設けられている。ガス供給ノズル１３には流量及び圧力が制御される流量制御器１４を介してハロゲンガス１５が送られる。
装置内に供給されたガスは排気口１６から排気され、真空装置１７によって所定の圧力に維持される。チャンバ１にはゲートバルブ９を介して搬送室が接続され、真空中で基板等の搬送が可能である。
以上の構成によるプラズマ処理装置においては、プラズマにより装置が加熱され、特にプラズマアンテナ付近の天井板４はプラズマの輻射熱により容易に加熱され、熱応力や熱疲労の影響を受けやすい。そのため、天井板４の下部のチャンバ側に遮蔽板５が設けられている。この遮蔽板５の設置により、天井板４への熱が遮蔽され、天井板４の破損を防止することができる。
遮蔽板５の端部は固定治具２４に保持されている。固定治具２４は、チャンバ１に対し相対的に移動自在に保持され、固定治具２４のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバ１に対する保持が解放され、遮蔽板５の搬送が容易になる。
図４には固定治具２４の詳細を示してある。遮蔽板５は固定治具２４によって着脱自在にチャンバ１に支持されている。すなわち、固定治具２４はチャンバ１の周方向に設けられ、固定治具２４には遮蔽板５の周縁に係止する係止部材２５が設けられている。係止部材２５はそれぞれシリンダ２６により前後移動自在にされ、一斉に前進動することにより係止部材２５が遮蔽板５の周縁に係止して遮蔽板５を支持状態にする。また、シリンダ２６が一斉に後進動することにより係止部材２５が遮蔽板５の周縁から離脱して遮蔽板５を解放状態にする。
図３及び図４に示した構成とすることにより、第３の実施形態例に示すプラズマ処理装置に、ロボットアーム等の自動搬送装置を設置し、固定治具２４の進退による遮蔽板５のチャンバ１に対する保持・開放と、ロボットアーム等の動作を組み合わせれば、遮蔽板の自動搬送が可能となる。したがって、遮蔽板の交換が容易になり、また装置の運転停止が不要となるため、生産性の低下が抑制される。
（第４実施形態例）
本実施形態例は、金属（Ｍ）製の被エッチング部材が備えられたチャンバ内にハロゲンガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、基板側の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより、前駆体がハロゲンラジカルで還元された状態の金属成分を基板の表面に吸着させる。
そして本実施形態例でも第１の実施形態例と同様にプラズマ処理装置上部の天井板の破損及び余剰堆積防止のために遮蔽板が載置されるが、本実施形態例では、遮蔽板が被エッチング部材に相対移動自在に保持され、被エッチング部材は被エッチング部材固定治具により端部が係止されている。被エッチング部材固定治具は、チャンバに対して進退自在に設け備えられ、被エッチング部材のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が被エッチング部材と共に開放される。したがって、固定治具のチャンバに対する進退と、ロボットアーム等との組み合わせにより、被エッチング部材と遮蔽板が同時に、且つ成膜運転の停止無しに自動搬送可能となり、被エッチング部材及び遮蔽板の交換を一度で行うことができると同時に、遮蔽板のクリーニングを生産性の低下を抑制して行うことが可能になる。
図５には本発明の第４の実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面を示してある。図１乃至図４に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
図５に示すように、円筒状に形成された、ステンレスやアルミニウム等から形成されたチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。基板３は支持台２に備えられたヒーター１８及び冷媒１９により所定温度に制御される。
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製（セラミックス等）の板状の天井板４によって塞がれている。天井板４とチャンバ１との間には真空シール部材１１が設置され、装置内が密閉される。天井板４の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ６が設けられ、プラズマアンテナ６には整合器７及び電源８が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ６、整合器７及び電源８により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
チャンバ１には金属製の被エッチング部材１２が配置されている。被エッチング部材１２の上方にはチャンバ１の内部にハロゲンガス１５を供給するハロゲンガス供給手段としてガス供給ノズル１３が設けられている。ガス供給ノズル１３には流量及び圧力が制御される流量制御器１４を介してハロゲンガス１５が送られる。
装置内に供給されたガスは排気口１６から排気され、真空装置１７によって所定の圧力に維持される。チャンバ１にはゲートバルブ９を介して搬送室が接続され、真空中で基板等の搬送が可能である。
以上の構成によるプラズマ処理装置においては、プラズマにより装置が加熱され、特にプラズマアンテナ付近の天井板４はプラズマの輻射熱により容易に過熱され、熱応力や熱疲労の影響を受けやすい。そのため、天井板４の下部のチャンバ側に遮蔽板５が設けられている。この遮蔽板５の設置により、天井板４への熱が遮蔽され、天井板４の破損を防止することができる。
遮蔽板５は、本実施形態例においては、遮蔽板支持部２７を介して、被エッチング部材１２により支持されている。被エッチング部材１２は固定治具２４によってチャンバ１に保持されている。つまり、チャンバ側に保持された被エッチング部材１２を介して遮蔽板５がチャンバ１側に保持された状態になっている。
固定治具２４のチャンバに対する進退により、被エッチング部材１２及び遮蔽板５のチャンバ１に対する保持が解放され、被エッチング部材１２及び遮蔽板５が同時に且つ容易に搬送可能となる。尚、固定治具２４の具体的な構成は図４に示した通りである。
したがって、第４の実施形態例に示すプラズマ処理装置に、ロボットアーム等の自動搬送装置を設置し、固定治具２４の進退による被エッチング部材１２及び遮蔽板５のチャンバ１に対する保持・開放と、ロボットアーム等の動作を組み合わせれば、被エッチング部材１２及び遮蔽板５が同時に自動搬送可能となり、交換時に装置の運転停止が不要となるため、生産性の低下が抑制される。
本発明は、チャンバ構成材料と異なる材質からなる天井板を有する場合の天井板の破損防止および防着が可能なプラズマ処理装置の産業分野で利用することができる。
また、本発明は、チャンバの天井部分の防着およびクリーニングを真空中で行い生産性の低下を防止可能なプラズマ処理装置産業分野で利用することができる。
本発明の第１実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面図である。 本発明の第２実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面図である。 本発明の第３実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面図である。 遮蔽板及び被エッチング部材を支持する固定治具の構造説明図である。 本発明の第４実施形態例に係るプラズマ処理装置の概略側面図である。
符号の説明
１ チャンバ
２ 支持台
３ 基板
４ 天井板
５ 遮蔽板
６ プラズマアンテナ
７ 整合器
８ 電源
９ ゲートバルブ
１０ 搬送室
１１ 真空シール部材
１２ 被エッチング部材
１３ ガス供給ノズル
１４ 流量制御器
１５ ハロゲンガス
１６ 排気口
１７ 真空装置
１８ ヒーター
１９ 冷媒
２０ 通気穴
２１ カバーガス
２２ カバーガス供給手段
２３ 遮蔽板
２４ 固定治具
２５ 係止部材
２６ シリンダ
２７ 遮蔽板支持部

Claims (12)

  1. 基板が収容され上部が開口されたチャンバと、
    チャンバの開口を塞ぐ天井板と、
    天井板の上部に設置されチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と
    を有するプラズマ処理装置において、
    天井板の下側におけるチャンバ側に熱変形許容手段を介して保持される遮蔽板を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
    熱変形許容手段は、チャンバに対し遮蔽板の端部が相対的に移動自在に保持される保持部であることを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
    熱変形許容手段は、チャンバの内部に進退自在に設けられ遮蔽板の端部が相対的に移動自在に保持される固定治具であり、固定治具のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が解放されることを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
    遮蔽板に通気穴が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、遮蔽板の下部に存在する堆積物形成物質の遮蔽板の上部への回りこみを防止するためにカバーガスを遮蔽板近傍に流通させるカバーガス供給手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
    遮蔽板を熱容量が小さい材料で構成し、プラズマによる輻射熱で所望の温度に加熱されるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
    プラズマ処理時に生成するラジカルによりエッチング処理を施すための被エッチング部材がチャンバ内に備えられ、被エッチング部材が遮蔽板と一体的に設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  8. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、
    チャンバの内部に備えられ高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成される被エッチング部材と、
    チャンバの内部にハロゲンを含有する材料ガスを供給する材料ガス供給手段とを備え、
    プラズマ発生手段によりハロゲンガスズマを発生させハロゲンガスプラズマにより被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる元素成分とハロゲンとの前駆体を生成し、
    更に、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より低くして前駆体の元素成分を基板に成膜させる温度制御手段を備えた
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  9. 請求項８に記載のプラズマ処理装置において、
    被エッチング部材に相対移動自在に遮蔽板が保持されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  10. 請求項９に記載のプラズマ処理装置において、
    被エッチング部材の端部が係止される被エッチング部材固定治具をチャンバに対して進退自在に設け備え、被エッチング部材に相対移動自在に遮蔽板を保持し、被エッチング部材固定治具のチャンバに対する進退により遮蔽板のチャンバに対する保持が被エッチング部材と共に解放されることを特徴とするプラズマ処理装置。
  11. 基板が収容され上部が開口されたチャンバの開口を天井板で塞ぎ、
    チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ処理方法において、
    天井板の下側におけるチャンバ側に熱変形を許容して遮蔽板を保持し、所望のプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
  12. 請求項１１に記載のプラズマ処理方法おいて、
    チャンバの内部にハロゲンを含有する材料ガスを供給してハロゲンガスズマを発生させ、ハロゲンガスプラズマにより高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成された被エッチング部材をエッチングして被エッチング部材に含まれる元素成分とハロゲンとの前駆体を生成し、
    更に、基板側の温度を被エッチング部材側の温度より低くして前駆体の元素成分を基板に成膜させることを特徴とするプラズマ処理方法。
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