JP4744035B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマ処理用の真空チャンバを具えたプラズマ処理装置に関し、詳しくは、プラズマ処理のために可変バルブにて真空チャンバ内の真空圧力を調整するとともに真空チャンバ内に高周波電力を供給することも行うプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理装置としては、プラズマエッチャーや，プラズマＣＶＤ，プラズマアッシャー等が典型的であるが、その他のプラズマリアクタ等も該当する。
プラズマ処理の対象物としては、シリコンウエハや，プラスチックフィルム等の基板ものが典型的であるが、その他の被処理物も対象となる。
【０００２】
【従来の技術】
図２に記号図等を示したプラズマ処理装置は、基板１をプラズマに曝して処理するものであり、そのために、プラズマを発生可能に構成された又はプラズマを導入可能に構成された真空チャンバ２を具えている（特開平１０−２９４３０７号公報など参照）。真空チャンバ２には処理対象の基板１を保持するためのサセプタ３が設けられており、このサセプタ３が電極を兼ねる場合には、そのサポート３ａの中を通した配線４ａを介して、１３．５６ＭＨｚ等の高周波電力が真空チャンバ２外の高周波電源４から真空チャンバ２内のサセプタ３に供給されるようになっている。サセプタ３及びサポート３ａには、基板１の搬入搬出時にそれを上下させるリフタ駆動機構５や、ヘリュウム等の冷却ガスを供給したり或いは真空チャック用の負圧吸引力を伝える流路６等も組み込まれている（特開平１１−１４９９９５号公報，特開２０００−３９５３号公報など参照）。
【０００３】
また、真空チャンバ２には、プラズマ形成等に必要な真空状態を確保するために、排気用の大きな開口２ａが貫通形成され、そこに大形のバルブ７を介在させて真空ポンプ８が真空吸引可能に連通接続される。バルブ７には、開度を変えられる可変バルブが採用されて、真空チャンバ２から真空ポンプ８への排気量が調整しうるようになっている。さらに、その調整をプロセスレシピ等に基づいて自動制御する場合には、マイクロプロセッサ等からなるコントローラ９が付設され、レシピ等で指定された真空圧力を制御目標とし且つ真空圧計９ａの出力をフィードバック信号としてコントローラ９がバルブ７の開度を適切な状態に制御するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のプラズマ処理装置では、基板保持も行う電極（サセプタ３）の支持部（サポート３ａ）の中に、多くのものを納めるようになっているため、しかも相互の干渉を避けて納めなければならないため、電極周りの設計が面倒で負担が重いうえ、製造や組立も煩雑で厄介なものとなる。
そこで、基板保持部に電極を兼ねさせるべくそこへの高周波電力の供給を可能とするに際し、面倒な電極支持部への格納を増やすことなく簡便に高周波電力供給用の配線４ａを実装できるようにすることが、技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高周波電力供給に関する設計等が楽なプラズマ処理装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第２の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【０００６】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のプラズマ処理装置は、出願当初の請求項１に記載の如く、プラズマ処理用の真空チャンバと、その排気口（真空吸引用貫通開口）に接続され又はそれに連通する排気路（真空吸引路）に介挿して設けられた排気調整用の可変バルブと、その外部から内部へ高周波電力を供給するための配線とを備えたプラズマ処理装置において、前記配線が前記バルブを貫通して設けられている、というものである。
【０００７】
このような第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、高周波を供給するための配線が、排気調整用の可変バルブを貫通してなされていることから、真空チャンバ壁のところでは排気口を通過させるだけで済む。しかも、そのようなバルブの接続される排気口は一般に電極支持部と異なるところに形成されているので、配線は設計負担や製造負担の重い電極支持部を迂回して行われることとなる。
したがって、この発明によれば、高周波電力供給に関する設計等が楽なプラズマ処理装置を実現することができる。
【０００８】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のプラズマ処理装置は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段のプラズマ処理装置であって、前記バルブが次のようになったものである。すなわち、前記バルブは、一端が解放され他端が閉塞されている外筒と、両端が解放されている内筒とを具えていて、前記外筒に前記内筒が回転可能に納められ、且つ、前記配線の貫通部位が前記外筒の閉塞端面に来ている、というものである。
【０００９】
このような第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、高周波供給用配線が、バルブの内筒の内腔を通過するので、可動部材とは全く干渉しない。
これにより、バルブを貫通した配線が容易かつ確実に具体化される。
したがって、この発明によれば、高周波電力供給に関する設計等が楽なプラズマ処理装置を容易かつ確実に実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のプラズマ処理装置について、これを実施するための幾つかの形態を説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施形態は、上述した解決手段のプラズマ処理装置であって、前記外筒の側周壁に貫通形成された開口と前記内筒の側周壁に貫通形成された開口との重なり具合が前記内筒の回転状態に応じて変化するようなものに前記バルブがなっている、というものである。
これにより、内筒を回転駆動することで容易に、バルブの開度ひいては排気の状態を調整することができる。
【００１２】
本発明の第２の実施形態は、上述した解決手段および実施形態のプラズマ処理装置であって、前記内筒がそれより小径の回転伝動部材により回転駆動されるようになっている、というものである。
これにより、回転伝動に随伴して回転速度の減速まで行われる。
【００１３】
このような解決手段や実施形態で達成された本発明のプラズマ処理装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例により説明する。
なお、その図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
【００１４】
【実施例】
本発明のプラズマ処理装置の実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、その全体構造を示す一部縦断面図併用の記号図であり、従来例の図２に対応している。また、図１（ｂ）は、そのうちの排気調整用可変バルブの詳細構造を示す斜視図である。
【００１５】
このプラズマ処理装置が既述した従来例の装置と相違するのは、排気調整用の可変バルブとしてバルブ７に代えて新たなバルブ７０が導入された点と、高周波電源４からサセプタ３へ高周波電力を供給するための配線４ａがサポート３ａでなくバルブ７０を貫通するようになった点である。
【００１６】
バルブ７０は、外筒７１と内筒７２とを具えた二重環構造をしており、内筒７２が外筒７１の内腔に同心で回転可能に納められたものである。
外筒７１は、上端が解放されて流入ポート７ａとなっており、下端が閉塞端面７１ｂとなっている。その閉塞端面７１ｂには、コントローラ９にて制御される電動モータ７ｃと、サポート３ａのところから移ってきた配線４ａとが、気密性を損なうことなく装着されている。また、外筒７１の側周壁には大きな開口７１ａが貫通形成され、そこから突き出た分岐管７４の先端が流出ポート７ｂとなっている。
【００１７】
内筒７２は、両端の解放された筒体からなり、その側周壁には開口７２ａが貫通形成されている。この開口７２ａの位置や大きさが外筒７１のそれに対応していて、両開口７１ａ，７２ａの重なり具合が外筒７１内での内筒７２の回転状態に応じて広がったり狭まったり変化するようになっている。また、内筒７２には、電動モータ７ｃの出力軸に連結された小歯車７３と接触する部位に歯形が刻まれており、内筒７２は電動モータ７ｃ及び小歯車７３によって回転駆動される。小歯車７３には内筒７２より小径のものが採用されて、回転が伝動時に減速されるようになっているが、それでは減速しきれないときには、適宜な減速ギヤ等も装着される。
【００１８】
このような可変バルブ７０の外筒７１の閉塞端面７１ｂのうちで、内筒７２と干渉するおそれのないところ、例えばその中央を貫通して、配線４ａは、上下に延びている。その上側は流入ポート７ａ及び開口２ａを経てサセプタ３に至り、下側はブロッキングキャパシタ等を介して高周波電源４に達する。なお、配線４ａには、適宜なシールドを施した同軸ケーブル等が採用される。
【００１９】
このような構成のプラズマ処理装置について、その使用態様及び動作を説明する。
【００２０】
バルブ７に代えてバルブ７０を使用するには、互換性のある流入ポート７ａ及び流出ポート７ｂのところを接続し直せば良いので、簡単に行える。
また、配線４ａは、真空チャンバ２の上蓋等を開けた状態で、開口２ａから引き上げてサセプタ３に接続し、内筒７２の回転を妨げないよう余分な弛み等を無くしておけば良い。
【００２１】
そうすると、バルブ７０における開度調整が内筒７２の回転に依存して行われるが、その回転は電動モータ７ｃにて駆動されるので、また、バルブ７０を貫通している配線４ａを介して高周波電源４からサセプタ３へ高周波電力が供給されるが、その配線４ａがバルブ７０等の動作を妨げることは無いので、装置全体としては従来通りの使い方および動作結果が得られる。
【００２２】
したがって、このプラズマ処理装置にあっては、新たなバルブ７０の導入により、使い勝手や機能を何ら損なうことなく、配線４ａの引き回し箇所がサポート３ａのところから排気用に必須で既存の開口２ａのところへ移し変えられたものとなっている。そして、その結果、サセプタ３周りの部材配置等に関する設計時や製造時の負担が軽減されている。
【００２３】
【その他】
なお、上記の各実施例では、基板の処理に好適な平行平板形の対向電極を具えたものを図示したが、電極構造等はそれに限られるものでなく、本発明は、種々の形態の真空チャンバ等に適用可能である。例えば、被処理物を挟持や真空チャック等にて横や斜めから保持するようになっていても良い。
また、電動モータ７ｃから内筒７２への回転伝動も、上述したギヤ伝動に限らず、他の伝動方式たとえば摩擦伝動でも良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、可変バルブを貫通させて配線することにより、電極支持部が迂回され、その結果、高周波電力供給に関する設計等が楽なプラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００２５】
また、本発明の第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、配線が可動部材と干渉せずにバルブを貫通し易いようにしたことにより、高周波電力供給に関する設計等が楽なプラズマ処理装置を容易かつ確実に実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のプラズマ処理装置の一実施例について、（ａ）が全体構造を示す一部縦断面図併用の記号図であり、（ｂ）が排気調整用可変バルブの斜視図である。
【図２】 従来のプラズマ処理装置の全体構造を示す一部縦断面図併用の記号図である。
【符号の説明】
１ 基板（被処理物、プラズマ処理対象物）
２ 真空チャンバ（プロセスチャンバ）
２ａ 開口（排気口、真空吸引用貫通開口）
３ サセプタ（電極兼用の基板乗載部、被処理物保持可能な電極）
３ａ サポート（サセプタ基部、サセプタ脚部、電極支持部）
４ 高周波電源（ＲＦ電源）
４ａ 配線（ＲＦケーブル、高周波電力供給用の配線）
５ リフタ駆動機構
６ 流路（冷却用給気路、真空チャック用吸気路）
７ バルブ（排気調整用の可変バルブ）
７ａ 流入ポート（排気流入部）
７ｂ 流出ポート（排気流出部）
７ｃ 電動モータ（回転駆動手段）
８ 真空ポンプ
９ コントローラ（制御演算手段）
９ａ 真空圧計
７０ バルブ（排気調整用の可変バルブ）
７１ 外筒
７１ａ 開口（側周壁の貫通開口、開度変更部）
７１ｂ 閉塞端面
７２ 内筒
７２ａ 開口（側周壁の貫通開口、開度変更部）
７３ 小歯車（回転伝動部材）
７４ 分岐管

Claims (2)

1. 高周波電力供給用の配線が真空チャンバの排気調整用可変バルブを貫通しているプラズマ処理装置。
2. 前記可変バルブが、一端のみ解放した外筒に両端解放の内筒を回転可能に納めたものであり、前記配線の貫通部位が前記外筒の閉塞端面であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

Images