JP5058727B2 - 天板構造及びこれを用いたプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
またプロセスによっては電界が強い部分で異常放電が生じる場合があるが、この異常放電によりOリングが損傷を受けてガスのリークが発生する危険性が増加してしまう。更にシャワーヘッド本体とカバープレートとの間に隙間が発生することは避けられず、シャワーヘッド本体からカバープレート側への熱伝導が悪くなり、シャワーヘッドが熱応力のために破損する危険性もあった。
このように、天板本体は、天板本体の平面方向に沿って形成された複数のガス通路と、ガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
このように、天板本体は、天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第1のガス通路と、第1のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第2のガス通路と、第1のガス通路又は第2のガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
また、例えば前記複数のガス通路は、前記天板本体の中心部に向けて延在する第1グループのガス通路と、該第1グループの複数本のガス通路に対して連通するように設けられる第2グループのガス通路とを含む。
また、例えば前記複数のガス通路は、格子状に形成されている。
また、例えば請求項2に記載したように、前記ガス噴出孔には、通気性のある多孔質のポーラス誘電体が装着されている。
また、例えば請求項3に記載したように、前記ガス噴出孔には、細孔を有するセラミック部材が装着されている。
また、例えば請求項4に記載したように、前記天板本体には、冷却媒体を流すための冷媒通路が放射状に形成されている。
また、例えば請求項7に記載したように、前記ガス供給手段は、前記処理容器の側壁に、その下方より上方へ延びて前記ガス通路のガス入口へ連通されるガス供給通路を有している。
また、例えば請求項8に記載したように、前記処理容器内には、ガス導入手段が設けられる。
この場合、例えば前記ガス噴出孔に、通気性のある多孔質のポーラス誘電体を装着する工程を有する。
前記半製品に、その平面より穿孔して前記ガス通路に連通されるべき複数のガス噴出孔を形成する工程と、前記ガス噴出孔に通気性のあるポーラス誘電体を装着する工程と、前記半製品を焼成する工程と、を有することを特徴とする天板構造の製造方法である。
また、例えば前記ガス噴出孔に、通気性のある多孔質のポーラス誘電体を装着する工程を有する。
また、例えば前記天板本体の半製品に、その側面より穿孔して冷媒を流す冷媒通路を形成する工程を含む。
天板本体は、天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第1のガス通路と、第1のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第2のガス通路と、第1のガス通路又は第2のガス通路に連通されて処理容器内を臨む天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔とを備えて一体化されているので、天板自体の強度を高くでき、温度上昇に対する耐久性を向上させ、ガスの供給圧力を高めて多量のガスを供給することができる。
特に請求項4に係る発明によれば、天板本体には冷却媒体を流すための冷媒通路が形成されているので、天板自体の温度が上昇することを抑制することができる。
<実施例1>
図1は本発明に係る天板構造の第1実施例を用いたプラズマ処理装置を示す構成図、図2は第1実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図3は第1実施例に係る天板本体のガス通路の部分の水平方向の断面を示す横断面図、図4は天板本体を示す側面図、図5はガス噴出孔の一部分の構造を示す断面図である。
この処理容器34の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ(図示せず)が設けられている。また、容器底部には、排気口40が設けられると共に、この排気口40には、圧力制御弁42及び真空ポンプ44が順次介接された排気路46が接続されており、必要に応じて処理容器34内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
更には、上記各ガス通路102の直径D2は、ガスの流れを阻害しない範囲で可能な限り小さくし、少なくとも上記ガス噴出孔104の直径D1よりも小さく設定してマイクロ波、或いは電界の分布に悪影響を与えないようにする。なおポーラス誘電体108に代えて、図5(C)、図5(D)に示すような細孔を有するセラミック部材109を用いても良い。図5(C)は断面図を示し、図5(D)は平面図を示す。このセラミック部材109の内部には、細孔として直径が0.05mm程度のガス放出孔109Aが設けられ、図示例では3個の例を示しているが、この個数は特に限定されない。より好ましくは個数をできる限り多くして、ガス放出量を多く、またガス放出速度を遅くするのが良い。
ここで上記天板本体74の製造方法について説明する。まず、天板本体74を石英により形成する場合には、母材となる円板状の石英板を用意し、この石英板の側面よりドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図3に示すような各ガス通路102(102A〜102C)を放射状に形成する工程を行う。
次に、この石英板の表面に、同じくドリルやレーザ光等を用いて穿孔作業を行い、図5に示すように接続通路106とガス噴出孔104とを順次形成する工程を行う。尚、この接続通路106やガス噴出孔104を形成した後に、上記ガス通路102の形成を行うようにしてもよい。
このように、焼結前のポーラス誘電体108の装着が完了したならば、この半製品全体を例えば1450℃程度の高温で完全に焼結する。これにより、天板本体74が完成することになる。
まず、図示しないゲートバルブを介して半導体ウエハWを搬送アーム(図示せず)により処理容器34内に収容し、昇降ピン48を上下動させることによりウエハWを載置台36の上面の載置面に載置し、そして、このウエハWを静電チャック64により静電吸着する。このウエハWは抵抗加熱ヒータ56により所定のプロセス温度に維持され、処理容器34内に設けたガス導入手段120の各ガス噴出孔124から成膜ガスを流量制御しつつ処理空間Sに噴出すると共に、天板本体74に設けた各ガス噴出孔104より通気性のあるポーラス誘電体108を介してArガスを流量制御しつつ処理空間Sに噴出する。これと同時に、圧力制御弁42を制御して処理容器34内を所定のプロセス圧力に維持する。
次に、本発明に係る天板構造の第1実施例の変形例について説明する。図6は第1実施例の変形例1に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図である。尚、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示しており、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。また、この第1実施例の変形例1の断面は、図2に示す第1実施例の断面図と同様である。
次に本発明に係る天板構造の第2実施例について説明する。図7は第2実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図8は第2実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図、図9は第2実施例の天板本体を示す側面図である。尚、図8において、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示している。また先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
またこの第2実施例の場合には、複数のガス通路102Dの内の1本のガス通路102D内に流れたArガスは、天板本体74の中心部まで流れ、この中心部より放射状に他のガス通路102D内に流れて行くことになる。
また、ガス導入路118とガス入口142との接続部に設けたシール部材144は非常に小さく、また、この上方から天板本体74を降下させて設置するだけでシール部材144を組み付けることができるので、シール部材144の位置決めを容易に行うことができ、その分、メンテナンス時の組み立て作業も容易にできる。
次に本発明に係る天板構造の第3実施例について説明する。図10は第3実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図、図11は第2実施例に係る天板本体のガス通路の一部分の水平方向の断面を示す横断面図ある。尚、図11において、ここでは天板本体は対称に形成されているので略半分の断面を示している。また先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
次に本発明に係る天板構造の第4実施例について説明する。図12は第4実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
次に本発明に係る天板構造の第4実施例の変形例1について説明する。図13は第4実施例の変形例1に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
次に本発明に係る天板構造の第4実施例の変形例2について説明する。図14は第4実施例の変形例2に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
次に本発明に係る天板構造の第5実施例について説明する。図15は第5実施例に係る天板構造の近傍を示す部分拡大断面図である。尚、先の実施例と同一構成部分については同一参照符号を付してある。
また図17(A)及び図17(B)には、図16(A)及び図16(B)に示す天板本体の他の変形例がそれぞれ示されている。図17に示すように、ガス噴出孔104が複数のグループにゾーン化されていても良い。ここでは上記ガス噴出孔104は、内周側に位置する第1ゾーンのガス噴出孔104と、その外側に位置する第2ゾーンのガス噴出孔104とにグループ化されて形成されている。この場合には、ゾーン毎にガス通路は分断されており、また、各ゾーン毎のガス入口は互いに図示しないシール部材等で分離されているのは勿論である。
また図16(A)或いは図16(B)に示す構造と、先に説明した第1実施例〜第5実施例のいずれかと組み合わせるようにしてもよい。
ここでセラミック材としては、アルミナ、シリカ、燐酸カルシウム、SiC、ジルコニア等を用いることができ、そのポーラスセラミックは、例えば特開2002−343788号公報、特開2003−95764号公報、特開2004−59344号公報等に開示されているポーラスセラミックを用いることができる。
また、ここではプラズマ処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、エッチング処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理についても本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
34 処理容器
36 載置台
56 抵抗加熱ヒータ(加熱手段)
72 天板構造
74 天板本体
78 電磁波導入手段
80 平面アンテナ部材
84 スロット
102,102A,102B,102C,102D,102E,102F ガス通路
103 ガス入口
104 ガス噴出孔
108 ポーラス誘電体
114 ガス導入ポート
116 ガス供給手段
118 ガス導入路
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (8)
- 内部が真空引き可能になされたプラズマ処理装置の処理容器の天井における開口部に設けられた天板本体を有する天板構造において、
前記天板本体は、
前記天板本体の中心に向かって放射状に形成されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第1のガス通路と、
前記第1のガス通路と互いに平行に配列されると共にその一端が前記天板本体の側面にて開口されてガス入口として形成された複数の第2のガス通路と、
前記第1のガス通路又は前記第2のガス通路に連通されて前記処理容器内を臨む前記天板本体の平面側に向けて開口されたガス噴出孔と、
を備えて一体化されていることを特徴とする天板構造。 - 前記ガス噴出孔には、通気性のある多孔質のポーラス誘電体が装着されていることを特徴とする請求項1記載の天板構造。
- 前記ガス噴出孔には、細孔を有するセラミック部材が装着されていることを特徴とする請求項1又は2記載の天板構造。
- 前記天板本体には、冷却媒体を流すための冷媒通路が放射状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の天板構造。
- 天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、
前記処理容器の天井の開口部に設けられた請求項1乃至4のいずれか一項に記載の天板構造と、
前記天板構造を介してプラズマ発生用の電磁波を前記処理容器内へ導入する電磁波導入手段と、
前記天板構造に形成されるガス通路へガスを供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記ガス供給手段は、前記天板構造の外周側に設けられて、前記ガス通路へガスを導入するためのリング状のガス導入ポートを有していることを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。
- 前記ガス供給手段は、前記処理容器の側壁に、その下方より上方へ延びて前記ガス通路のガス入口へ連通されるガス供給通路を有していることを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理容器内には、ガス導入手段が設けられることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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