JP6921796B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
また、プラズマ処理を行った際に発生した副生成物がチャンバの内部に残留すると、プラズマ処理性能が変動してしまう。そのため、定期的にチャンバの内部をクリーニングしたり、副生成物が付着した部品を交換したりするメンテナンスが必要となる。この場合、処理物が載置される載置部がチャンバの底面に固定されていると、載置部をチャンバの外部に取り出すことが困難となり、プラズマ処理装置のメンテナンスが困難となる。
この様にすれば、チャンバの内部空間に載置部を設けることができるので、載置部の直下に減圧部を配置することができる。載置部の直下に減圧部が配置されていれば、実効排気速度が大きく、且つ、偏りのない軸対称な排気を行うことが容易となる。また、この様な構造とすれば、載置部をチャンバの側面側から外部に取り出すことができる。そのため、載置部がチャンバの底面に固定されている場合に比べて、プラズマ処理装置のメンテナンスが容易となる。
そこで、簡易な構成で載置部の傾きを抑制することができるプラズマ処理装置の開発が望まれていた。
t1>t2
図1は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置1を例示するための模式断面図である。 図1に示すように、プラズマ処理装置1には、チャンバ2、載置モジュール3、電源部4、電源部5、減圧部6、ガス供給部7、および制御部8が設けられている。
チャンバ2は、本体部21、天板22、および窓23を有する。
本体部21は、略円筒形状を呈し、一方の端部に底板21aが一体に設けられている。本体部21の他方の端部は開口している。本体部21は、例えば、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。また、本体部21は、接地することができる。本体部21の内部には、プラズマPが発生する領域21bが設けられている。本体部21には、処理物100を搬入搬出するための搬入搬出口21cが設けられている。搬入搬出口21cは、ゲートバルブ21c1により気密に閉鎖できるようになっている。
処理物100は、例えば、フォトマスク、マスクブランク、ウェーハ、ガラス基板などとすることができる。ただし、処理物100は、例示をしたものに限定されるわけではない。
載置部31には処理物100が載置される。載置部31は、プラズマPが発生する領域21bの下方に位置している。載置モジュール3は、チャンバ2(本体部21)の側面からチャンバ2(本体部21)の内部に突出し、先端側に載置部31が設けられる片持ち構造を有している(図1参照)。
なお、載置モジュール3に関する詳細は後述する。
電源部4は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源である。すなわち、電源部4は、載置部31上の処理物100に引き込むイオンのエネルギーを制御するために設けられている。
電源41は、イオンを引き込むのに適した周波数(例えば、27MHz〜1MHzの周波数)を有する高周波電力を出力する。
マッチング回路42aは、電源41側のインピーダンスと、プラズマP側のインピーダンスとの間で整合をとるために設けられている。マッチング回路42aは、配線部材(ブスバー)42cを介して、電源41と電極31aとに電気的に接続されている。
ファン42bは、支持部32の内部に空気を送る。ファン42bは、支持部32の内部に設けられた配線部材42cやマッチング回路42aを冷却するために設けられている。
また、梁32bの内部空間は、整合部42を介して、チャンバ2(本体部21)の外部の空間と繋がっている。そのため、梁32bの内部空間の圧力は、チャンバ2の外部の空間の圧力(例えば、大気圧)と同じとなっている。
電源部5は、プラズマPを発生させるための高周波電源とすることができる。すなわち、電源部5は、チャンバ2の内部において高周波放電を生じさせてプラズマPを発生させるために設けられている。
本実施の形態においては、電源部5が、チャンバ2の内部にプラズマPを発生させるプラズマ発生部となる。
電源52は、100KHz〜100MHz程度の周波数を有する高周波電力を出力する。この場合、電源52は、プラズマPの発生に適した周波数(例えば、13.56MHzの周波数)を有する高周波電力を出力することができる。また、電源52は、出力する高周波電力の周波数を変化させることができるものとすることもできる。
マッチング回路53は、電源52側のインピーダンスと、プラズマP側のインピーダンスとの間で整合をとるために設けられている。マッチング回路53は、配線54を介して、電源52と電極51とに電気的に接続されている。マッチング回路53は、ブスバー42cを介して、電源52と電極51とに電気的に接続することもできる。
ただし、プラズマの発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
プラズマ処理装置1は、例えば、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)を用いたプラズマ処理装置や、容量結合プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)を用いたプラズマ処理装置などであってもよい。
減圧部6は、載置部31の下方に位置し、チャンバ2の内部が所定の圧力となるように減圧する。
ポンプ61は、チャンバ2の外部に設けることができる。ポンプ61は、チャンバ2の底板21aに設けられた孔21a1(第2の孔の一例に相当する)に接続することができる。ポンプ61は、チャンバ2の内部にある気体を排気する。ポンプ61は、例えば、ターボ分子ポンプ(TMP:Turbo Molecular Pump)などとすることができる。
弁体62aは、板状を呈し、チャンバ2の内部に設けられている。弁体62aは、孔21a1に対峙している。弁体62aの平面寸法は、吸気口61aの平面寸法よりも大きくすることができる。弁体62aを中心軸2a方向から見た場合に、弁体62aはポンプ61の吸気口61aを覆っている。
駆動部62bは、チャンバ2(本体部21)の中心軸2a方向における弁体62aの位置を変化させる。すなわち、駆動部62bは、弁体62aを上昇させたり、弁体62aを下降させたりする。駆動部62bは、弁体62aに接続された軸62a1と、軸62a1を移動させる制御モータ(例えば、サーボモータなど)を備えたものとすることができる。バルブ62は、いわゆるポペットバルブとすることができる。
ガス供給部7は、チャンバ2の内部のプラズマPが発生する領域21bにガスGを供給する。ガス収納部71、ガス制御部72、および開閉弁73は、チャンバ2の外部に設けることができる。
ガス収納部71は、ガスGを収納し、収納したガスGをチャンバ2の内部に供給する。ガス収納部71は、例えば、ガスGを収納した高圧ボンベなどとすることができる。ガス収納部71とガス制御部72は、配管を介して接続されている。
制御部8は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置1に設けられた各要素の動作を制御する。なお、各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
図2は、載置モジュール3を例示するための模式斜視図である。
図3は、載置モジュール3の模式断面図である。
図4は、梁32bの断面を例示するための模式図である。なお、図4は、図3における梁32bのA−A線方向の模式断面図である。
図5は、載置モジュール3の取り外しを例示するための模式断面図である。
なお、図5においては、煩雑となるのを避けるために、電源部4、電源部5、ガス供給部7、および制御部8などを省いて描いている。
図2および図3に示すように、載置モジュール3は、載置部31、支持部32、およびカバー33を有する。
電極31aは、金属などの導電性材料から形成することができる。電極31aの上面は、処理物100を載置するための載置面とすることができる。電極31aは、例えば、台座31cにネジ止めすることができる。また、電極31aには、ピックアップピン31a1、および温度制御部などを内蔵させることができる。ピックアップピン31a1は、複数設けることができる。
台座31cは、電極31aと、支持部32の取付部32aとの間に設けられている。台座31cは、電極31aと、支持部32の間を絶縁するために設けられている。台座31cは、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。台座31cは、例えば、支持部32の取付部32aにネジ止めすることができる。
支持部32は、取付部32a、梁32b、およびフランジ32cを有する。取付部32a、梁32b、およびフランジ32cは、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。
取付部32aは、チャンバ2の内部空間であって、載置部31の下方に位置している。取付部32aの中心が、チャンバ2の中心軸2a上に位置するように、取付部32aを設けることができる。取付部32aは、筒状を呈し、載置部31側の端面には孔32a1が設けられ、載置部31側とは反対側の端面には孔32a2が設けられている。配線部材42cや冷媒用の配管などは、孔32a1を介して電極31aに接続される。孔32a2は、配線部材42cや冷媒用の配管などを接続したり、電極31aのメンテナンスを行ったりする際に用いられる。取付部32aの載置部31側の端面には、載置部31(台座31c)が設けられる。そのため、取付部32aの平面形状は、載置部31の平面形状と同じとすることができる。取付部32aの平面寸法は、載置部31の平面寸法と同程度か若干大きくすることができる。
この場合、載置部31の傾きを抑制するために、載置部31を支える梁32bの断面寸法を大きくすると排気が妨げられて、実効排気速度が低下したり、偏りのない軸対称な排気が困難となったりするおそれがある。また、載置部31を支える梁32bを複数にすると、1つの梁32bの断面寸法は小さくできるので、実効排気速度の低下を抑制することができる。また、複数の梁32bの配置により、軸対称な排気を行うこともできる。しかしながら、載置部31を支える梁32bを複数にすると、チャンバ2の側面に固定する部分が増えるので、支持部の取り付け及び取り外しが困難となり、メンテナンス性が低下するおそれがある。
Lはチャンバ2の外側壁と中心軸2aとの間の距離、Aは載置部31における載置面の直径寸法、H1は重心wから載置面までの寸法、H2は載置部31の上面からカバー33の下面までの寸法、H3は重心wから側部32b1の上側面までの寸法、H4は垂直方向における梁32bの寸法を指す。
前述の実施形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置1が備える構成要素の形状、材料、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
Claims (6)
- 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、
前記チャンバの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマが発生する領域の下方に位置し、処理物が載置される載置部と、
前記載置部の下方に位置し、前記チャンバの内部を減圧する減圧部と、
前記チャンバの内部空間に前記載置部を支持する支持部と、
前記支持部の内部に向けて送風を行うファンと、
を備え、
前記支持部は、
前記載置部の下方に位置し、前記載置部が設けられる取付部と、
前記チャンバの内部を前記チャンバの側面から前記チャンバの中心軸に向けて延び、一端が前記取付部の側面と接続され、前記チャンバの外部の空間と繋がった空間を内部に有する梁と、
を有し、
前記梁の側部のうち、前記載置部側の側部の肉厚をt1とし、前記梁の前記載置部側とは反対側の側部の肉厚をt2とした場合に、以下の式を満足するプラズマ処理装置。
t1>t2 - 前記支持部は、前記チャンバの外側壁に設けられるフランジをさらに備え、
前記梁の他端は、前記チャンバの側面を貫通する第1の孔を介して前記フランジと接続されている請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の孔を介して、前記載置部が設けられた前記取付部および前記梁を、前記チャンバの内部に搬入および前記チャンバの外部に搬出が可能な請求項2記載のプラズマ処理装置。
- 前記減圧部は、
前記チャンバの底板に設けられた第2の孔に接続されたポンプと、
前記チャンバの内部に設けられ、前記第2の孔に対峙する弁体と、
前記チャンバの中心軸方向における前記弁体の位置を変化させる駆動部と、
を備えている請求項1〜3のいずれか1つに記載のプラズマ処理装置。 - 前記梁の前記載置部側の側部と交差する側部の肉厚をt3とした場合に、以下の式を満足する請求項1〜4のいずれか1つに記載のプラズマ処理装置。
t1<t3 - 大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、
前記チャンバの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマが発生する領域の下方に位置し、処理物が載置される載置部と、
前記載置部の下方に位置し、前記チャンバの内部を減圧する減圧部と、
前記チャンバの内部空間に前記載置部を支持する支持部と、
を備え、
前記支持部は、
前記載置部の下方に位置し、前記載置部が設けられる取付部と、
前記チャンバの内部を前記チャンバの側面から前記チャンバの中心軸に向けて延び、一端が前記取付部の側面と接続され、前記チャンバの外部の空間と繋がった空間を内部に有する梁と、
を有し、
前記梁の側部のうち、前記載置部側の側部の肉厚をt1とし、前記梁の前記載置部側とは反対側の側部の肉厚をt2とし、前記梁の前記載置部側の側部と交差する側部の肉厚をt3とした場合に、以下の式を満足するプラズマ処理装置。
t2<t1<t3
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