JP2011040417A - Plasma processing apparatus and external air shielding vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置、及び容器内の空間が外気と遮断された外気遮断容器に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate, and an outside air blocking container in which a space in the container is blocked from outside air.
例えば半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置、有機EL素子等の電子デバイスの製造プロセスにおいては、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを発生させ、基板に対して成膜処理やエッチング処理等を行うプラズマ処理が行われる。 For example, in a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor manufacturing apparatus, a liquid crystal display manufacturing apparatus, or an organic EL element, plasma is generated in a processing chamber using microwaves, and a film forming process or an etching process is performed on a substrate. Plasma processing is performed.
このようなプラズマ処理は、通常プラズマ処理装置で行われる。プラズマ処理装置は、例えば上部が開口した処理容器と、この処理容器の上方を塞ぐ蓋体とを有している。処理容器内には、例えば基板を載置する載置台が設けられている。蓋体の下面には、例えばマイクロ波を発生させるスロットアンテナが、載置台に載置された基板に対向するように設けられている。処理容器の側壁上面と蓋体の下面周辺部との接触面には、処理容器の上方を蓋体によって塞いだ状態の処理容器内の気密性が保持するために、例えばシール材として樹脂製のOリングが環状に設けられている。 Such plasma processing is usually performed in a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus has, for example, a processing container having an open top and a lid that closes the processing container. In the processing container, for example, a mounting table for mounting a substrate is provided. On the lower surface of the lid, for example, a slot antenna that generates microwaves is provided so as to face the substrate placed on the mounting table. The contact surface between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower peripheral portion of the lid body is made of resin, for example, as a sealing material in order to maintain the airtightness in the processing container in a state where the upper side of the processing container is closed by the lid body. An O-ring is provided in an annular shape.
そして、基板にプラズマ処理を施す際には、マイクロ波のエネルギーによって処理容器内に供給された所定のガス(プラズマ励起用の希ガスあるいはプラズマ処理用のガス)をプラズマ化させ、基板に所定のプラズマ処理を行っている(特許文献1)。 When plasma processing is performed on the substrate, a predetermined gas (a rare gas for plasma excitation or a gas for plasma processing) supplied into the processing container by the energy of the microwave is turned into plasma, and a predetermined gas is applied to the substrate. Plasma processing is performed (Patent Document 1).
しかしながら、上記の従来のプラズマ処理装置を用いて基板にプラズマ処理を行う場合、処理容器内で発生したプラズマが処理容器の側壁上面と蓋体の下面周辺部との微小な隙間に流入し、Oリングと接触することによって、Oリングの外表面が劣化することがあった。 However, when performing plasma processing on a substrate using the above-described conventional plasma processing apparatus, the plasma generated in the processing container flows into a minute gap between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower peripheral portion of the lid, and O The outer surface of the O-ring may deteriorate due to contact with the ring.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理装置内の気密性を保持するためのシール材が、処理装置内で発生したプラズマによって劣化するのを抑制することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at suppressing that the sealing material for maintaining the airtightness in a plasma processing apparatus deteriorates with the plasma which generate | occur | produced in the processing apparatus. .
前記の目的を達成するため、本発明は、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、上部が開口し、基板を収容して処理する処理容器と、前記処理容器の上方を塞ぐ蓋体と、前記処理容器の側壁上面と前記蓋体の下面周辺部との接触面に環状に設けられ、前記処理容器内の気密性を保持するためのシール材と、を有し、前記処理容器の側壁上面には、前記接触面において前記シール材の内側に存在する隙間に不活性ガスを流入させる複数のガス流入口が形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate, wherein an upper portion is opened, a processing container for accommodating and processing the substrate, and a lid for closing the processing container. And a sealing material provided annularly on the contact surface between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower surface peripheral portion of the lid, and for maintaining airtightness in the processing container, A plurality of gas inlets for allowing an inert gas to flow into gaps existing inside the sealing material on the contact surface are formed on the upper surface of the side wall.
本発明によれば、処理容器の側壁上面と蓋体の下面周辺部との接触面にシール材を環状に設け、当該接触面においてシール材の内側に形成された隙間に不活性ガスを流入させているので、処理容器の内部とシール材との間に環状の不活性ガスの層を形成することができる。そして、この不活性ガスの層によって、処理容器の内部で発生したプラズマが処理容器の側壁上面と蓋体の下面周辺部との接触面の隙間に流入するのを抑制することができ、シール材と接触するのを抑制することができる。したがって、プラズマによるシール材の劣化を抑制することができる。なお、シール材の内側に形成された隙間に流入させているガスは不活性ガスなので、この不活性ガスが処理容器の内部に流入しても、処理容器内で行われる基板のプラズマ処理には影響しない。 According to the present invention, the sealing material is provided in an annular shape on the contact surface between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower surface peripheral portion of the lid, and the inert gas is caused to flow into the gap formed inside the sealing material on the contact surface. Therefore, an annular inert gas layer can be formed between the inside of the processing container and the sealing material. The inert gas layer can suppress the plasma generated inside the processing container from flowing into the gap between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower surface periphery of the lid, and the sealing material. It can suppress that it contacts. Therefore, deterioration of the sealing material due to plasma can be suppressed. Note that since the gas flowing into the gap formed inside the sealing material is an inert gas, even if this inert gas flows into the processing container, the plasma processing of the substrate performed in the processing container It does not affect.
前記処理容器の上端には、外周に沿って外側に突出した容器突出部が形成され、前記蓋体の下端には、外周に沿って外側に突出した蓋体突出部が形成され、前記容器突出部の上面と前記蓋体突出部の下面は接触し、前記複数のガス流入口は、前記容器突出部に形成されてもよい。 A container protrusion that protrudes outward along the outer periphery is formed at the upper end of the processing container, and a lid protrusion that protrudes outward along the outer periphery is formed at the lower end of the lid. An upper surface of the portion and a lower surface of the lid projecting portion are in contact with each other, and the plurality of gas inlets may be formed in the container projecting portion.
前記シール材は樹脂製のOリングであってもよい。 The sealing material may be a resin O-ring.
別な観点による本発明は、容器内の空間が外気と遮断された外気遮断容器であって、前記容器は気密構造部を有し、前記気密構造部は、前記容器内空間が外気に連通する気体連通路と、当該気体連通路を遮断するシール部とを有するとともに、前記シール部に対して前記容器内空間側の前記気体連通路に不活性ガスを流入させる複数のガス流入口を有することを特徴としている。 Another aspect of the present invention is an outside air blocking container in which a space in a container is blocked from outside air, the container having an airtight structure, and the space in the container communicates with the outside air. It has a gas communication path and a seal portion that blocks the gas communication path, and has a plurality of gas inlets that allow an inert gas to flow into the gas communication path on the container inner space side with respect to the seal portion. It is characterized by.
前記シール部は樹脂製のOリングを含んでいてもよい。 The seal portion may include a resin O-ring.
本発明によれば、処理容器の内部とシール材との間に不活性ガスの層が形成され、処理容器内で発生したプラズマが処理容器と蓋体の接触面の隙間に流入するのを抑制でき、プラズマによるシール材の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, an inert gas layer is formed between the inside of the processing container and the sealing material, and the plasma generated in the processing container is prevented from flowing into the gap between the contact surfaces of the processing container and the lid. And degradation of the sealing material due to plasma can be suppressed.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、プラズマ処理の一例であるCVD(Chemical Vapor Deposition)処理を行うプラズマ処理装置1に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置1の概略的な構成を示した説明図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described based on a plasma processing apparatus 1 that performs a CVD (Chemical Vapor Deposition) process, which is an example of a plasma process. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
プラズマ処理装置1は、図1に示すように、例えば上部が開口した有底円筒形状の処理容器2と、この処理容器2の上方を塞ぐ蓋体3を備えている。これら処理容器2と蓋体3は例えばアルミニウムからなり、いずれも接地された状態になっている。
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 includes, for example, a bottomed
処理容器2の側壁の上端には、外周に沿って外側に突出した容器突出部2aが形成されている。蓋体3の側面の下端には、外周に沿って外側に突出した蓋体突出部3aが形成されている。処理容器2の上方を蓋体3によって塞いだ状態では、容器突出部2aの上面と蓋体突出部3aの下面が接触している。この容器突出部2aと蓋体突出部3aとの接触面には、シール材としてのOリング10が環状に設けられている。なお、Oリング10には、例えば合成樹脂が用いられる。
At the upper end of the side wall of the
このように処理容器2の上方を蓋体3によって塞いだ状態において、容器突出部2aと蓋体突出部3aとの間には、図2に示すように、実際には非常に微小な隙間が存在している。例えば容器突出部2aと蓋体突出部3aの接触面において、Oリング10の内側には、Oリング10、容器突出部2a及び蓋体突出部3aで囲まれた隙間11が形成されている。そして、容器突出部2aには、この隙間11に対して例えばアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを流入させるためのガス流入口12が、Oリング10の内側に複数形成されている。ガス流入口12は、例えば図3に示すように、容器突出部2aの外周に沿って、等間隔に4箇所に形成され、ガス流入口12から流入した不活性ガスは、隙間11内に充満しながら、処理容器2の内部に流入する。ガス流入口12には、図2に示すように、ガス供給管13が接続され、ガス供給管13は、隙間11に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源14に連通している。
As shown in FIG. 2, there is actually a very small gap between the
処理容器2の内部には、図1に示すように、基板Gを載置するための載置台としてのサセプタ20が設けられている。このサセプタ20は例えば窒化アルミニウムからなり、その内部には、基板Gを静電吸着すると共に処理容器2の内部に所定のバイアス電圧を印加させるための給電部21と、基板Gを所定の温度に加熱するヒータ22が設けられている。給電部21には、処理容器2の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源23がコンデンサなどを備えた整合器23aを介して接続されると共に、静電吸着用の高圧直流電源24がコイル24aを介して接続されている。ヒータ22には、同様に処理容器2の外部に設けられた交流電源25が接続されている。
As shown in FIG. 1, a
処理容器2の底部には、処理容器2内の雰囲気を排気するための排気口26が設けられている。排気口26には、例えば真空ポンプなどの排気装置27に通じる排気管28が接続されている。この排気口26からの排気により、処理容器2内を所定の圧力に減圧できる。
An
蓋体3は、例えばアルミニウムからなる蓋本体30の下面にスロットアンテナ31を取り付け、さらにスロットアンテナ31の下面に、後述する複数の誘電体32を取り付けた構成である。なお、蓋本体30とスロットアンテナ31一体的に構成されている。また、スロットアンテナ31は、例えばアルミニウムからなり、各誘電体32は、例えば石英ガラス、AlN、Al2O3、サファイア、SiN、セラミックス等からなる。
The
蓋本体30の下面には、複数本の導波管33が形成されている。各導波管33は、処理容器2の外部に設けられたマイクロ波供給装置(図示せず)に接続されている。そして、マイクロ波供給装置で発生させた例えば2.45GHzのマイクロ波が各導波管33にそれぞれ導入される。また、スロットアンテナ31には、マイクロ波の透孔として複数のスロット34が形成されている。各スロット34は、導波管33に沿って等間隔に形成され、蓋本体30の下面全体に均一に分布するように形成されている。なお、各導波管33の内部は、例えばAl2O3、石英、フッ素樹脂などによって充填されている。
A plurality of
スロットアンテナ31に取り付けられた複数の誘電体32は、各スロット34毎に設けられ、蓋本体30の下面全体に均一に分布するように設けられている。各誘電体32は、格子状に設けられた支持部材35によって支持されている。
The plurality of
蓋本体30の内部には、処理容器2の外部に設けられた冷却水供給源36から冷却水が循環供給される水路37と、同様に処理容器2の外部に設けられたガス供給源40から所定のガスが供給されるガス流路41が設けられている。本実施の形態においては、ガス供給源40として、アルゴンガス供給源42、処理ガスとしてのシランガス供給源43および水素ガス供給源44が用意され、各々バルブ42a、43a、44a、マスフローコントローラ42b、43b、44b、バルブ42c、43c、44cを介して、ガス流路41に接続されている。ガス流路41は、誘電体32の支持部材35に沿って設けられ、支持部材35に形成された複数のガス噴出口45にそれぞれ連通している。ガス噴出口45は、蓋本体30の下面全体に均一に分布するように形成されている。そして、ガス供給源か30から供給された所定のガスが、ガス噴出口45から処理容器2内に噴射されるようになっている。
Inside the
本実施の形態にかかるプラズマ処理システム1は以上のように構成されており、次にそのプラズマ処理システム1で行われる成膜処理について説明する。ここでは、基板Gの表面上に例えばアモルファスシリコン成膜する場合を例に採って説明する。 The plasma processing system 1 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a film forming process performed in the plasma processing system 1 will be described. Here, a case where, for example, an amorphous silicon film is formed on the surface of the substrate G will be described as an example.
先ず、処理容器2内のサセプタ20上に基板Gを載置する。そして、例えばアモルファスシリコンを成膜する場合、ガス供給源40からガス流路41及びガス噴射口45を経て処理容器2内に所定のガス、例えばアルゴン、シラン、水素の混合ガスを供給しつつ、排気口26から排気して処理容器2内を所定の圧力、例えば10Pa〜60Paに設定する。この場合、蓋本体30の下面全体に分布して配置されているガス噴射口45から所定のガスを噴き出すことにより、サセプタ20上に載置された基板Gの表面全体に所定のガスを均一に供給することができる。なお、処理容器2内に供給されるガスは室温である。
First, the substrate G is placed on the
このガス供給源40から処理容器2内への所定のガスの供給と同時に、不活性ガス供給源14からガス供給管13及びガス流入口12を経て、Oリング10の内側に形成された隙間11内に不活性ガスを供給する。隙間11内に供給された不活性ガスはガス流出口8に処理容器2内に流出する。このとき、隙間11内には不活性ガスが連続して供給され、隙間11内は不活性ガスで充満する。そして、この隙間11内に充満した不活性ガスの層によって、後述する処理容器2内で発生するプラズマが隙間11に流入するのを抑制できる。なおこのとき、処理容器2内に流入する不活性ガスの流入量に基づいて、例えばマスフローコントローラ42bによって、アルゴンガス供給源42から処理容器2内に供給されるアルゴンガスの供給量が制御される。
Simultaneously with the supply of a predetermined gas from the
そして、このようにガス供給源40から処理容器2内に所定のガスを供給し、また不活性ガス供給源14から隙間11内に不活性ガスを供給する一方で、ヒータ22によって基板Gを所定の温度、例えば250℃〜300℃に加熱する。また、処理容器2の内壁等にガスの分解物が堆積しないように、処理容器2の側壁を150℃〜180℃に加熱する。さらに、マイクロ波供給装置で発生させた例えば2.45GHzのマイクロ波が、各導波管33からそれぞれの各スロット40を通じて、各誘電体32に伝播される。こうして、各誘電体32に伝播されたマイクロ波のエネルギーによって、処理容器2内に電磁界が形成され、処理容器2内に供給された所定の処理ガスをプラズマ化することにより、基板G上の表面に対して、アモルファスシリコン成膜が行われる。
In this way, a predetermined gas is supplied from the
以上の実施の形態によれば、処理容器2の容器突出部2aと蓋体3の蓋体突出部3aとの接触面にOリング10を環状に設け、この接触面においてOリング10の内側に形成された隙間11に不活性ガスを流入させているので、処理容器2の内部とOリング10との間に環状の不活性ガスの層を形成することができる。そして、この不活性ガスの層によって、処理容器2の内部で発生したプラズマが処理容器2の側壁上面と蓋体の下面周辺部との接触面の隙間11に流入するのを抑制することができ、Oリング10と接触するのを抑制することができる。したがって、プラズマによるOリング10の劣化を抑制することができる。
According to the above embodiment, the O-
以上の実施の形態では、プラズマ処理装置1について述べたが、本発明は、その他の真空容器または減圧容器や外気遮断型洗浄装置等の、容器内の空間が外気と遮断された外気遮断容器であって、容器内部にオゾン等の腐食性又は酸化性気体が処理用ガスとして、あるいは容器内部の薬液からの蒸気として存在する外気遮断容器にも適用することができる。例えば、容器(図2の処理容器2)内空間が外気に連通する気体連通路(図2の容器突出部2aと蓋体突出部3aとの接触面の隙間)に、気体連通路を遮断するシール部(図2のOリング10)を設ける。また、シール部に対して容器内空間側の気体連通路(図2の隙間11)に、不活性ガスを流入させる複数のガス流入口(図2のガス流入口12)を設ける。これら気体連通路、シール部及びガス流入口で気密構造部が構成されている。かかる気密構造部によって、容器内部とシール部との間に不活性ガスの層が形成され、容器内の腐食性又は酸化性気体、あるいは薬液からの蒸気によるシール部の劣化を抑制することができる。
In the above embodiment, the plasma processing apparatus 1 has been described. However, the present invention is an outside air shielding container in which the space in the container is shielded from the outside air, such as other vacuum containers or decompression containers and outside air blocking type cleaning devices. Thus, the present invention can also be applied to an outside air blocking container in which a corrosive or oxidizing gas such as ozone is present as a processing gas or vapor from a chemical solution inside the container. For example, the gas communication path is blocked by a gas communication path (gap on the contact surface between the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明は、基板が例えば半導体ウェハや、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、フォトマスク用のマスクレチクルなどの基板にも適用できる。また、本発明は、プラズマを発生させて基板に成膜処理を行うプラズマ処理装置だけでなく、基板にエッチング処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. The present invention can also be applied to a substrate such as a semiconductor wafer, a liquid crystal display, an organic EL display, or a mask reticle for a photomask. Further, the present invention can be applied not only to a plasma processing apparatus that generates plasma on a substrate to form a film, but also to a plasma processing apparatus that performs etching on a substrate.
本発明は、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に有用である。また、本発明は、その他の真空容器または減圧容器や外気遮断型洗浄装置等の、容器内の空間が外気と遮断された外気遮断容器であって、容器内部にオゾン等の腐食性又は酸化性気体が処理用ガスとして、あるいは容器内部の薬液からの蒸気として存在する外気遮断容器一般に用いることができる。 The present invention is useful for a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate. Further, the present invention is an outside air blocking container in which the space in the container is blocked from outside air, such as other vacuum containers or decompression containers and outside air blocking type cleaning devices, and the inside of the container is corrosive or oxidative such as ozone It can be generally used for an outside air blocking container in which gas exists as a processing gas or as vapor from a chemical solution inside the container.
1 プラズマ処理装置
2 処理容器
2a 容器突出部
3 蓋体
3a 蓋体突出部
10 Oリング
11 隙間
12 ガス流入口
13 ガス供給管
14 不活性ガス供給源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
上部が開口し、基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器の上方を塞ぐ蓋体と、
前記処理容器の側壁上面と前記蓋体の下面周辺部との接触面に環状に設けられ、前記処理容器内の気密性を保持するためのシール材と、を有し、
前記処理容器の側壁上面には、前記接触面において前記シール材の内側に存在する隙間に不活性ガスを流入させる複数のガス流入口が形成されていることを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate,
A processing container having an upper opening and accommodating and processing a substrate;
A lid for closing the upper side of the processing container;
A sealing material provided annularly on a contact surface between the upper surface of the side wall of the processing container and the lower surface peripheral portion of the lid, and for maintaining airtightness in the processing container;
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of gas inlets for allowing an inert gas to flow into gaps existing inside the sealing material on the contact surface are formed on the upper surface of the side wall of the processing container.
前記蓋体の下端には、外周に沿って外側に突出した蓋体突出部が形成され、
前記容器突出部の上面と前記蓋体突出部の下面は接触し、
前記複数のガス流入口は、前記容器突出部に形成されてい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。 At the upper end of the processing container, a container protruding portion protruding outward along the outer periphery is formed,
At the lower end of the lid, a lid projecting portion that projects outward along the outer periphery is formed,
The upper surface of the container protrusion and the lower surface of the lid protrusion are in contact,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of gas inlets are formed in the container protrusion.
前記容器は気密構造部を有し、
前記気密構造部は、前記容器内空間が外気に連通する気体連通路と、当該気体連通路を遮断するシール部とを有するとともに、前記シール部に対して前記容器内空間側の前記気体連通路に不活性ガスを流入させる複数のガス流入口を有することを特徴とする外気遮断容器。 An outside air blocking container in which the space inside the container is blocked from outside air,
The container has an airtight structure;
The airtight structure portion includes a gas communication path in which the inner space of the container communicates with outside air, and a seal portion that blocks the gas communication path, and the gas communication path on the inner space side of the container with respect to the seal portion. An outside air shut-off container having a plurality of gas inlets through which an inert gas is allowed to flow.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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