JP3420691B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶基板（ＬＣ
Ｄ基板）、半導体ウエハ等を製造する真空処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＣＤ基板、半導体ウエハ等の被
処理体をエッチング処理する真空処理装置は、ロードロ
ック室と処理チャンバとが隣接して設けられ、ロードロ
ック室から搬送アームによって被処理体を枚葉式に取り
出し、処理チャンバ内に搬入し、被処理体の処理が完了
すると、搬送アームによって被処理体をロードロック室
に搬出するようになっている。

【０００３】処理チャンバ内には被処理体を載置する載
置台が設けられ、載置台には被処理体の外周縁をクラン
プするクランプリングが設けられている。また、載置台
に対向する上部には多孔盤を有するシャワーヘッドが設
けられ、処理ガス供給源から供給された処理ガスがシャ
ワーヘッドにより拡散されて被処理体に均一に供給され
るようになっている。

【０００４】ところで、従来の真空処理装置における処
理チャンバは、図６に示すように構成されている。すな
わち、１は被処理体Ｗを載置する載置台であり、２はシ
ャワーヘッドであり、このシャワーヘッド２はヘッド本
体３に対して多孔盤４がねじ５によって固定されてい
る。ヘッド本体３にはガス供給管６が接続され、処理ガ
ス供給源（図示しない）からガス供給管６を介して処理
ガスが供給されるようになっている。

【０００５】この場合、処理ガスが被処理体Ｗに均一に
供給されるように載置台１に対して多孔盤４をできるだ
け近付けて設ける必要があるが、載置台１と多孔盤４と
の間には被処理体Ｗを搬入・搬出する搬送アームが出入
りし、しかも載置台１には被処理体Ｗの外周縁をクラン
プするクランプリングが設けられている。

【０００６】したがって、搬送アームやクランプリング
の薄形化にも限度があり、また搬送アームのクリアラン
スを考慮すると、載置台１と多孔盤４との間隔は、１８
ｍｍが限度であり、従来は前記間隔に設定されている。

【０００７】一方、例えば特開平５７−１５６０３４号
公報に示すように、処理チャンバに高周波電源に接続さ
れた上部電極とアース接地された下部電極とを対向して
設け、下部電極に被処理体を載置し、処理ガスを供給し
つつプラズマを発生させてプラズマ処理するプラズマ処
理チャンバーにおいては、プラズマ反応の効率的な操作
を得るために、上部電極を上下動させ、上部電極と下部
電極との間隔を調整できるようにしたものは知られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、載置台
１と多孔盤４との間隔が１８ｍｍであると、シャワーヘ
ッドの多孔盤から供給された処理ガスが外周側に逃げ、
処理ガスが被処理体に均一に当たらないという現象が起
き、デポレートと均一性の向上に制限がある。

【０００９】また、特開平５７−１５６０３４号公報の
ものは、プラズマ処理チャンバーであって、上部電極の
全体を上下動する構造であり、駆動機構が大型化すると
ともに、真空径が大きく、リークレートが大となり、ま
たパーティクルの発生の問題がある。

【００１０】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、被処理体の搬入・搬
出に制限を受けることなく、処理ガスの供給時には多孔
盤を被処理体に近接することができ、成膜速度と成膜均
一性を向上させることができる真空処理装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項１は、処理チャンバ内に載置台及
びこの載置台に離間対向するシャワーヘッドを設け、ロ
ードロック室から搬送機構によって搬入された被処理体
を載置台に載置した後、シャワーヘッドから被処理体に
向かって処理ガスを供給して真空処理する真空処理装置
において、前記シャワーヘッドを、固定されたヘッド本
体と、このヘッド本体に対して昇降自在に設けられ前記
載置台との間隔を可変できる多孔盤とから構成したこと
を特徴とする。

【００１２】請求項２は、請求項１の前記シャワーヘッ
ドは、前記多孔盤の外周縁部に該多孔盤と一体的に昇降
する固定リングを有し、前記ヘッド本体には前記固定リ
ングと嵌合し、前記多孔盤を昇降自在に案内する嵌合部
を有し、この嵌合部にはクリアランスを持たせたことを
特徴とする。

【００１３】請求項３は、請求項１の前記多孔盤は、ヘ
ッド本体に鉛直方向に昇降自在に設けられた少なくとも
３本の昇降シャフトに支持されていることを特徴とす
る。

【００１４】請求項４は、請求項２の前記多孔盤は、前
記固定リングに対してねじにより着脱可能であることを
特徴とする。

【００１５】前記構成によれば、搬送機構によって被処
理体を処理チャンバに対して搬入・搬出する際には多孔
盤を上昇させ、載置台との間隔を大きくし、被処理体の
処理時には多孔盤を下降させ、被処理体に多孔盤を接近
させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１〜図３は真空処理装置の一部を示すも
ので、図中１０は処理チャンバであり、処理チャンバ１
０の下部には半導体ウエハ等の被処理体Ｗを載置する載
置台１１が設けられ、上部にはシャワーヘッド１２が設
けられ、周囲は隔壁１３によって囲繞され、密閉容器に
構成されている。隔壁１３にはゲートバルブ（図示しな
い）が設けられ、このゲートバルブを挟んで処理チャン
バ１０の隣側にはロードロック室（図示しない）が設け
られ、ロードロック室から搬送アーム（図示しない）に
よって被処理体Ｗを枚葉式に取り出し、処理チャンバ１
０内に搬入し、被処理体Ｗの処理が完了すると、搬送ア
ームによって被処理体Ｗをロードロック室に搬出するよ
うになっている。

【００１８】処理チャンバ１０の上部には隔壁１３に固
定されたベース１４が設けられ、このベース１４には処
理チャンバ１０に対向して円形で、内周縁に段差部１５
ａを有する開口部１５が設けられている。この開口部１
５に前記シャワーヘッド１２が取り付けられている。シ
ャワーヘッド１２はヘッド本体１６と、このヘッド本体
１６に対して昇降自在に設けられ板面に多数のガス噴出
ノズル１７ａを有する多孔盤１７とから構成されてい
る。

【００１９】ヘッド本体１６は円板状で、外周縁には前
記段差部１５ａに係合する段差部１６ａが設けられ、段
差部１５ａ，１６ｂの接合面にはシール用のＯリング１
８が設けられている。ヘッド本体１６は、図４に示すよ
うに、Ｏリング１８の外側において複数本の固定ねじ１
９によってベース１４に対して固定されており、ヘッド
本体１６をベース１４に対して気密に保持されている。

【００２０】ヘッド本体１６の下面には凹陥部２０が設
けられ、多孔盤１７の上面には凹陥部２１が互いに対向
する状態に設けられ、内部に拡散室２２が形成され、こ
の拡散室２２はヘッド本体１６の中央部に設けられた処
理ガス供給口２３と連通し、この処理ガス供給口２３は
ガス供給管を介して処理ガス供給源（図示しない）に連
通している。

【００２１】ヘッド本体１６の上面にはモータ支持部材
２４が固定ねじ２５によって固定されている。このモー
タ支持部材２４の上部一側にはステッピングモータ２６
が回転軸を上向きにして鉛直方向に取り付けられてお
り、回転軸にはプーリ２７が嵌着されている。モータ支
持部材２４の前記ステッピングモータ２６の反対側にお
ける上部と下部にはベアリング２８が設けられ、このベ
アリング２８にはスクリュロッド２９の両端部が回転自
在に軸支されている。スクリュロッド２９の上端部には
プーリ３０が嵌着され、このプーリ３０と前記プーリ２
７との間にはタイミングベルト３１が掛け渡され、ステ
ッピングモータ２６の回転がタンミングベルト３１を介
してスクリュロッド２９に伝達されるようになってい
る。

【００２２】スクリュロッド２９のねじ部にはナット３
２が螺合されており、このナット３２はヘッド本体１６
と略同一外径に形成され、ヘッド本体１６の上部におい
て昇降自在な昇降リング３３の一部に固定されている。
そして、スクリュロッド２９の正逆回転によって昇降リ
ング３３がヘッド本体１６に対して平行状態を保って昇
降するようになっている。

【００２３】昇降リング３３には複数本、本実施形態に
おいては４本の昇降シャフト３４が固定されている。こ
れら昇降シャフト３４の支持構造は同一であるため、そ
の１つについて説明すると、昇降シャフト３４は内部に
冷却水路を形成するためにパイプによって形成され、そ
の上端部のねじ部が昇降リング３３にねじ込まれ、かつ
ねじ部にはナット３５が螺着されている。さらに、昇降
シャフト３４は下方に突出しており、ヘッド本体１６を
貫通してヘッド本体１６の下部まで延長している。

【００２４】前記４本の昇降シャフト３４の下端部には
前記多孔盤１７と略同一外径の固定リング３６が固定さ
れており、この固定リング３６の下面には、図５に示す
ように、多孔盤１７が下方からねじ３７ａによって固定
されており、このねじ３７ａを緩めることにより、多孔
盤１７が固定リング３６に対して着脱（交換）できるよ
うになっている。

【００２５】したがって、ステッピングモータ２６によ
って昇降リング３３が下降すると、４本の昇降ロッド３
４が同時に下降し、この昇降ロッド３４の下端部に固定
リング３６を介して固定された多孔盤１７のみが水平状
態を保ちながら下降し、昇降リング３３が上昇すると、
４本の昇降ロッド３４が同時に上昇し、多孔盤１７のみ
が水平状態を保ちながら上昇するようになっている。本
実施形態においては、昇降ストロークは０〜１５ｍｍで
あり、従来の１８ｍｍを０とする、多孔盤１７を３ｍｍ
まで載置台１１に接近することが可能となる。

【００２６】また、ヘッド本体１６の上面で、前記４本
の昇降シャフト３４を避けた位置には３本のロッド４４
が鉛直方向に突出しており、このロッド４４の上端部は
昇降リング３３に穿設された嵌合孔４５を貫通して上方
に突出している。さらに、ロッド４４にはコイルスプリ
ング４６が嵌合され、このコイルスプリング４６はヘッ
ド本体１６の上面と昇降リング３３の間に圧縮状態に介
在され、昇降リング３３を押し上げる方向に付勢してい
る。

【００２７】また、図４に示すように、前記昇降シャフ
ト３４が貫通するヘッド本体１６には大径貫通孔３７と
小径貫通孔３８との二段孔に形成され、小径貫通孔３８
は昇降シャフト３４よりやや大径で、小隙間３９が形成
されている。大径貫通孔３７は昇降シャフト３４より遥
かに大径に形成され、大隙間４０が形成されている。こ
の大隙間４０にはベロース４１が昇降シャフト３４に嵌
合した状態に設けられている。

【００２８】ベローズ４１は下端縁が大径貫通孔３７の
底部に気密にシール固定されており、上端縁が昇降シャ
フト３４の途中に一体に設けられたフランジ３４ａに気
密にシール固定されている。したがって、ベローズ４１
の内部は小隙間３９を介してシャワーヘッド１２の拡散
室２２と連通しており、真空状態に保たれるが、ベロー
ズ４１の外部はヘッド本体１６の外部に連通しているた
め、大気圧になっている。したがって、４か所に設けら
れたベローズ４１によって大気圧と遮断しており、リー
クレートを小さくしている。

【００２９】また、前記ヘッド本体１６の下面における
外周縁近傍で、固定リング３６より内側には内側リング
４２が設けられ、前記ベース１４の下面における固定リ
ング３６の外側には外側リング４３が設けられている。
つまり、固定リング３６の内側と外側をリング４２，４
３によって覆う嵌合部が形成されているが、固定リング
３６と内側リング４２との間及び固定リング３６と外側
リング４３との間にはクリアランスを持たせており、多
孔盤１７の昇降時に固定リング３６が内側リング４２及
び外側リング４３と摺動してパーティクルの発生を防止
する構造になっている。

【００３０】次に、前述のように構成された真空処理装
置の作用について説明する。

【００３１】処理チャンバ１０内が真空状態に保たれた
状態で、搬送アームによって被処理体Ｗをロードロック
室から処理チャンバ１０内の載置台１１に搬入する際に
は、シャワーヘッド１２の多孔盤１７は図１に示すよう
に上昇位置にある。したがって、載置台１１と多孔盤１
７との間隔は、例えば１８ｍｍに保たれているため、搬
送アームによって被処理体Ｗを搬入する際に、搬送アー
ムや被処理体Ｗがクランプリング等と干渉することはな
く、被処理体Ｗの搬入に支障を来すことはない。

【００３２】被処理体Ｗが載置台１１に載置され、クラ
ンプリングによって被処理体Ｗが固定されると、ステッ
ピングモータ２６が正転し、プーリ２７→タイミングベ
ルト３１→プーリ３０の順に動力伝達されたスクリュロ
ッド２９が回転する。スクリュロッド２９が回転する
と、これと螺合しているナット３２によって直線運動に
変換され、昇降リング３３が下降する。このとき、昇降
リング３３は４本の昇降シャフト３４によって支持され
ているため、ヘッド本体１６に対して平行、つまり水平
状態を保った状態で下降する。同時に、昇降リング３３
の下降に伴ってコイルスプリング４６が圧縮される。

【００３３】４本の昇降シャフト３４が同時に下降する
と、フランジ３４ａによってベローズ４１が圧縮され、
固定リング３６を介して多孔盤１７が下降して被処理体
Ｗに接近する。このとき、固定リング３６の内側と外側
はリング４２，４３によって覆われているが、固定リン
グ３６と内側リング４２との間及び固定リング３６と外
側リング４３との間にはクリアランスがあるため、多孔
盤１７の下降時に固定リング３６が内側リング４２及び
外側リング４３と摺動することはなく、パーティクルの
発生を防止できる。

【００３４】多孔盤１７の下降量が設定値、例えば１０
ｍｍに達すると、ステッピングモータ２６は停止し、昇
降リング３３の下降は停止するため、多孔盤１７の下降
も停止し、図２に示すように、多孔盤１７は被処理体Ｗ
に接近した状態に保持される。次に、処理ガス発生源か
ら処理ガスが供給されると、処理ガスは処理ガス供給口
から拡散室２２に入り、ここで拡散された後、多孔盤１
７の多数のガス噴出ノズル１７ａから被処理体Ｗに向か
って供給される。

【００３５】このとき、多孔盤１７が被処理体Ｗに接近
して設けられているため、被処理体Ｗの全面に亘って均
一にガスが供給され、成膜速度と成膜均一性の向上させ
ることができ、処理効率の向上を図ることができる。

【００３６】処理が完了すると、ステッピングモータ２
６が再駆動して逆転する。したがって、プーリ２７→タ
イミングベルト３１→プーリ３０の順に動力伝達された
スクリュロッド２９が回転する。スクリュロッド２９が
回転すると、これと螺合しているナット３２によって直
線運動に変換され、昇降リング３３が上昇する。

【００３７】そして、４本の昇降シャフト３４が同時に
上昇すると、固定リング３６を介して多孔盤１７が上昇
して被処理体Ｗから離間する。このときも、固定リング
３６と内側リング４２及び外側リング４３とが摺動する
ことはなく、多孔盤１７の上昇時にもパーティクルの発
生を防止できる。

【００３８】多孔盤１７の上昇量が設定値、例えば１８
ｍｍに達すると、ステッピングモータ２６は停止し、昇
降リング３３の上昇は停止するため、多孔盤１７の上昇
も停止する。そして、載置台１１と多孔盤１７との間隔
を十分広く取れるため、搬送アームによって被処理体Ｗ
を搬出する際に、搬送アームや被処理体Ｗがクランプリ
ング等と干渉することはなく、被処理体Ｗの搬出に支障
を来すことはない。

【００３９】このように被処理体Ｗの処理中のみ、シャ
ワーヘッド１２の多孔盤１７を下降して被処理体Ｗに接
近し、被処理体Ｗの搬入・搬出時には被処理体Ｗから離
間させることにより、被処理体Ｗの全面に亘って均一に
ガスが供給され、成膜速度と成膜均一性の向上を図るこ
とができ、処理効率の向上を図ることができ、また被処
理体Ｗの搬入・搬出も円滑に行える。

【００４０】なお、前記実施の形態においては、ヘッド
本体に対して多孔盤を昇降させる駆動機構としてステッ
ピングモータの回転運動をスクリュロッドに伝達して昇
降するようにしたが、駆動源及び動力伝達系の構成は前
記実施の形態に限定されるものではない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、被処理体の処理中のみ、シャワーヘッドの多孔
盤を下降して被処理体に接近し、被処理体の搬入・搬出
時には被処理体から離間させることにより、被処理体の
全面に亘って均一にガスが供給され、成膜速度と成膜均
一性の向上を図ることができ、被処理体の搬入・搬出も
円滑に行えるという効果がある。

【００４２】請求項２の発明によれば、多孔盤の外周縁
部に該多孔盤と一体的に昇降する固定リングを有し、ヘ
ッド本体には前記固定リングと嵌合し、前記多孔盤を昇
降自在に案内する嵌合部を有し、この嵌合部にはクリア
ランスを持たせたことにより、パーティクルの発生を防
止できるという効果がある。

【００４３】請求項３の発明によれば、多孔盤を少なく
とも３本の昇降シャフトに支持することにより、多孔盤
を被処理体と平衡状態を保ちながら昇降できるという効
果がある。

【００４４】請求項４の発明のよれば、多孔盤を固定リ
ングに対してねじにより着脱可能であるため、交換が容
易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の真空処理装置の一
部を示し、多孔盤を上昇させた状態の縦断側面図。

【図２】同実施形態の真空処理装置の一部を示し、多孔
盤を下降させた状態の縦断側面図。

【図３】同実施形態のシャワーヘッドの平面図。

【図４】同実施形態の真空処理装置の一部を拡大して示
す縦断側面図。

【図５】同実施形態の真空処理装置の一部を拡大して示
す縦断側面図。

【図６】従来の真空処理装置の一部を示す縦断側面図。

【符号の説明】

１０…処理チャンバ １１…載置台 １２…シャワーヘッド １６…ヘッド本体 １７…多孔盤 ２６…ステッピングモータ ３４…昇降シャフト

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理チャンバ内に載置台及びこの載置台
   に離間対向するシャワーヘッドを設け、ロードロック室
   から搬送機構によって搬入された被処理体を載置台に載
   置した後、シャワーヘッドから被処理体に向かって処理
   ガスを供給して真空処理する真空処理装置において、 前記シャワーヘッドを、固定されたヘッド本体と、この
   ヘッド本体に対して昇降自在に設けられ前記載置台との
   間隔を可変できる多孔盤とから構成したことを特徴とす
   る真空処理装置。
2. 【請求項２】 前記シャワーヘッドは、前記多孔盤の外
   周縁部に該多孔盤と一体的に昇降する固定リングを有
   し、前記ヘッド本体には前記固定リングと嵌合し、前記
   多孔盤を昇降自在に案内する嵌合部を有し、この嵌合部
   にはクリアランスを持たせたことを特徴とする請求項１
   記載の真空処理装置。
3. 【請求項３】 前記多孔盤は、ヘッド本体に鉛直方向に
   昇降自在に設けられた少なくとも３本の昇降シャフトに
   支持されていることを特徴とする請求項１記載の真空処
   理装置。
4. 【請求項４】 前記多孔盤は、前記固定リングに対して
   ねじにより着脱可能であることを特徴とする請求項２記
   載の真空処理装置。