JPH02128421A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、エツチング装置に関する。

（従来の技ｍ） 近年、半導体素子の複雑な製造工程の簡略化、工程の自
動化を可能とし、しかも微細パターンを高精度で形成す
ることが可能な各種薄膜のエツチング装置として、ガス
プラズマ中の反応成分を利用したプラズマエツチング装
置が注目されている。

このプラズマエツチング装置は、例えば特開昭５７−１
５６０３４号公報に開示されているように、真空装置に
連設した処理室内の下方にアルミニウム製の電極が設け
られている。このアルミニラ１１製電極と対向する上方
に、アモルファスカーボン製電極を備えた例えばアルミ
ニウム製電極体が設けられている。このアモルファスカ
ーボン製電極と上記アルミニウム製電極にＲＦ電源が接
続している。

上記アルミニウム製電極上に被処理体例えば半導体ウェ
ハを設定して上記電源から各電極間に電力を印加する。

同時に、所望の処理ガスを上記電極間に供給する。する
と、この処理ガスが上記電力によりプラズマ化され、こ
のプラズマ化した処理ガスにより上記半導体ウェハ表面
をエツチングするものである。

また、上記のように構成されたエツチング装置には、処
理スピードの向上やミスト対策として、上記処理室を大
気中に開放しないでウェハの搬入搬出を行なう真空予備
室を設ける場合がある。このような処理室に真空予備室
を設けた技術は、例えば特開昭５８−１６５３２３号、
特開昭５９−７２７３９号、特開昭５９−８７８１９号
、特開昭５９−１１２６２３号、特開昭５９−２０８８
３７号、特開昭６０−１４４３９号、特開昭６０−４５
０３２号、特開昭６１−１７４６３２号、特開昭６１−
１７４６４０号、特開昭６１−１９６５３９号公報等に
開示されている。

上記のような真空予備室を設けた装置では、まず真空予
備室にウェハをセットして減圧する。そして、真空予備
室が所定の真空度に達したか達しないかセンサ例えばＴ
Ｃゲージで検知し、ＴＣゲージで所定の真空度に達した
と検知したら、真空予備室と処理室とのゲートを開けて
、ウェハを処理室に搬入する。この後上記ゲートを閉め
て処理室を気密状態として所定の条件下でエツチング処
理を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来の技術では次のような問題点があ
る。

真空予備室に設けられた真空度を検知するセンサは、所
定の真空度に達したか達しないかの判断しか出来ず、セ
ンサに誤差がある場合、誤動作を誘発していた。例えば
真空予備室と処理室との間にあるゲートを開く場合、真
空予備室内に存在する塵等が処理室に入り込まないよう
に、処理室より真空予備室を低圧状態として、処理室側
から真空予備室側へ気体の流れが発生するように設定さ
れている。ここで、上記センサに誤差がある場合、処理
室と真空予備室の圧力関係が逆転することがあり、真空
予備室側から処理室側に気体が流れ込んでしまうことが
ある。すると処理室側に塵等が入り込むことがあり、こ
の塵がウェハに付着して、エツチング処理に悪影響を与
えていた。また、歩留まりの低下につながっていた。

この発明は上記点に対処してなされたもので、真空予備
室の真空状態を監視でき、正確な処理を実行でき、ひい
ては歩留まりの向上に寄与するエツチング装置を提供す
るものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、エツチングガスをプラズマ化して被処理体
をエツチングする処理室と、この処理室に隣接して少な
くとも１つの予備室とを備えたエツチング装置において
、上記予備室に設けられた真空状態を検知するセンサと
、このセンサで検知した真空状態を画像表示する手段と
を具備したことを特徴とする。

（作用効果） 予備室に設けられた真空状態を検知するセンサと、この
センサで検知した真空状態を画像表示する手段とを具備
したことにより、常に予備室の真空状態を監視でき、正
確な処理が行なえ、ひいては歩留まりが向上する効果が
得られる。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体ウェハのエツチング処理に適
用した一実施例につき図面を参照して説明する。

導電性材質例えばアルミニウム類で表面をアルマイト処
理し、内部を気密に保持する如く構成された反応容器（
１）内の上部には、昇降機構■例えばエアーシリンダー
やポールネジ等と連結棒（３）を介して昇降可能な電極
体（へ）が設けられている。この電極体（へ）は導電性
材質例えばアルミニウム類で表面にアルマイト処理を施
したもので、この電極体（イ）には冷却手段が備えられ
ている。この冷却手段は、例えば電極体（イ）内部に循
環する流路０を形成し、この流路０に接続した配管０を
介して上記反応容器（ト）外部に設けられた冷却手段■
に連設し、液体例えば水を所定温度に制御して循環する
構造となっている。

このような電極体０）の下面には例えばアモルファス・
カーボン製上部電極（８）が、上記電極体（イ）と電気
的接続状態で設けられている。この上部電極（８）と電
極体に）との間には多少の空間（９）が形成され、この
空間（９）にはガス供給管（１０）が接続しており、こ
のガス供給管（１０）は上記反応容器（ト）外部のガス
供給源（図示せず）からの反応ガス例えばアルゴンやフ
レオン等を上記空間（９）に供給自在としている。この
空間０に供給された反応ガスを上記上部電極（８）を介
して反応容器ω内部へ流出する如く、上部電極（８）に
は複数の孔（１１）が形成されている。

この上部電極（８）及び電極体（イ）の周囲には絶縁リ
ング（１２）が設けられており、この絶縁リング（１２
）の下面から」−起上部電極（８）下面周縁部にのびた
シールドリング（１３）が配設されている。このシール
ドリング（１３）は、エツチング処理される被処理体例
えば半導体ウェハ（１４）とほぼ同じ大きさにプラズマ
を発生可能な如く、絶縁体例えば四弗化エチレン樹脂製
で形成されている。また、上記半導体ウェハ（１４）は
上記上部電極（８）と対向する位置に設けられた下部電
極（１５）表面に設定自在となっている。

この下部電極（１５）は例えばアルミニウム製で表面に
アルマイト処理を施しである平板状のものであり、この
下部電極（１５）の上面は、Ｒに形成即ち凸状に形成さ
れており、これは中心部から周縁部にかけて傾斜してい
る。この下部電極（１５）の周縁部にはクランプリング
（１６）が配置しており、上記半導体ウェハ（１４）の
周縁部を下部電極（１５）のＲに形成した表面に当接さ
せる如く半導体ウェハ（１４）の口径に適応させている
。このクランプリング（１６）は例えばアルミニウム製
で表面にアルマイト処理を施し、このアルマイト処理に
より表面に絶縁性のアルミナの被覆を設けたもので、こ
のクランプリング（１６）は図示しない昇降機構で所定
圧力で上記半導体ウェハ（１４）を保持自在としている
。また、上記下部電極（１５）の中心付近には図示しな
い昇降自在なりフタ−ピンが設けられており、上記半導
体ウェハ（Ｉ４）の搬送時における昇降を自在としてい
る。更にまた、この下部電極（１５）には図示しない複
数の孔が設けられており、この複数の孔から半導体ウェ
ハ（１４）冷却用ガス例えばヘリウムガスを流出自在と
している。また、この下部電極（１５）に電力を印加す
る場合、上記上部電極（８）と同様に高温となるため、
この下部電極（１５）にも冷却機構例えば下部電極（１
５）下面に接して流路（１７）が設けられ、この流路（
１７）に接続した配管（１８）に連設している液冷装置
（図示せず）により冷却液体例えば冷却水の循環による
冷却手段が設けられている。

また、上記上部電極（８）と下部電極（１５）に高周波
電力を印加する如く高周波電源（１９）が設けられてい
る。そして、上記下部電極（１５）の側部から上記反応
容器ωの内面までの隙間に排気孔（２０）を備えた排気
リング（２１）が嵌合しており、この排気リング（２１
）下方の反応容器の側壁に接続した排気管（２２）を介
して、図示しない排気装置等により反応容器（ト）内部
の排ガスを排気自在としている。このようにして、半導
体ウェハ（１４）表面をエツチング処理する処理部が構
成されている。

さらに、この装置には、上記反応容器のを大気中に開放
しないで半導体ウェハ（１４）の搬入搬出を行なうため
に上記反応容器（υに隣接して２系統の真空予備室（２
３ａ）　（２３ｂ）が設けられている。

上記真空予備室Ｊ２３ａ）　（２３ｂ）は、未処理ウェ
ハ（１４）を、反応容器（Ｄに搬入するイン側真空予備
室（２３ａ）と、処理済ウェハ（１４）を反応容器のか
ら搬出するアウト側真空予備室（２３ｂ）とである。上
記イン側真空予備室（２３ａ）には、大気中から未処理
ウェハ（１４）の搬入を行なうために、大気とイン側真
空予備室（２３ａ）を遮断できる開閉機構（２４ａ）が
設けられている。　この開閉機構（２４ａ）の対向面に
は、上記反応容器ω内にイン側真空予備室（２３ａ）か
ら未処理ウェハの搬入を行なうために、反応容器（ト）
とイン側真空予備室（２３ａ）を遮断できる開閉機構（
２４ｂ）が設けられている。そして、イン側真空予備室
（２３ａ）には、大気から反応容器中へ未処理ウェハ（
１４）の受は渡しを行なうハンドリングアーム（２５）
が設けられている。また、上記アウト側真空予備室（２
３ｂ）には、反応容器■から処理済ウェハ（１４）の搬
出を行なうために、反応容器■とアウト側真空予備室（
２３ｂ）とを遮断できる開閉機構（２６ａ）が設けられ
ている。この開閉機構（２６ａ）の対向面には、アウト
側真空予備室（２３ｂ）から大気中に処理済ウェハ（１
４）の搬出を行なうために、アウト側真空予備室（２３
ｂ）と大気を遮断できる開閉機構（２６ｂ）が設けられ
ている。そして、アウト側真空予備室（２３ｂ）には、
反応容器■から大気へ処理済ウェハ（１４）の受は渡し
を行なうハンドリングアーム（２７）が設けられている
。

上記のような真空予備室（２３ａ）（２３ｂ）には、夫
々に真空排気機構（２８）例えばロータリーポンプが接
続され、さらに不活性ガス例えばＮ２ガスを導入可能な
図示しないパージ機構が設けられている。また、上記真
空予備室（２３ａ）　（２３ｂ）には、夫々に真空予備
室（２３ａ　）　（２３ｂ）の真空度を測定する真空計
例えば気体の熱伝導率が圧力に依存することを利用した
ピラ二真空計（２９）が設けられている。このピラ二真
空計（２９）は、例えばＯ−９９９９ｍＴｏｒｒの範囲
を測定できるものを使用している。そして、上記各ピラ
二真空計（２９）は、各真空予備室（２３ａ）　（２３
ｂ）の外部に設けられたピラニ測定器（３０）に夫々接
続されている。また、このピラニ測定器（３０）は、エ
ツチング装置に内蔵された各ＣＰＵ（３１）に接続され
ている。このＣＰＵ（３１）で、上記ピラニ測定器（３
０）から電圧レベルで出力された信号をもとに、所定の
値を算出する。このＣＰＵ（３１）で算出された値は、
エツチング装置に設けられた画像表示装置であるＣＲＴ
（３２）に表示される。即ち、各真空予備室（２３ａ）
（２３ｂ）の真空度は、各真空予備室（２３ａ）　（２
３ｂ）に設けられたピラ二真空計（２９）で検知した値
をピラニ測定器（３０）で測定し、この測定値を電圧レ
ベルでＣＰＵ（３１）に送信し、ＣＰＵ（３１）で所定
の値に直したものがＣＲＴ（３２）に表示されるにのよ
うに構成すると、常に真空予備室（２３ａ）　（２３ｂ
）の真空度の状態を監視できる。

上記のようにしてエツチング装置が構成されていて、こ
のエツチング装置は上記ＣＰＵ（３１）により動作制御
および設定制御される。

次に、上述したエツチング装置の動作作用を説明する。

まず、イン側真空予備室（２３ａ）に不活性ガス例えば
Ｎ２ガスを導入し加圧状態としておく。そして、Ｎ２ガ
スを導入しながらイン側真空予備室（２３ａ）の開閉機
構（２４ａ）を開口する。次に、ハンドリングアーム（
２５）で大気中に置かれた未処理ウェハ（１４）を、イ
ン側真空予備室（２３ａ）に搬送し、その後開閉機構（
２４ａ）を閉鎖する。　このようにウェハ（１４）を搬
送すると、真空予備室（２３ａ）から大気に向けてエア
（Ｎ２）の流れが起きて、真空予備室（２３ａ）に大気
中に混存しているゴミ等の取り込みを押えることができ
る。

そして、上記イン側真空予備室（２３ａ）を真空排気機
構（２８）で所定の圧力例えば３００ｍＴｏｒｒに減圧
する。この時、真空予備室（２３ａ）の真空状態をＣＲ
Ｔ（３２）に画像表示する。これは、まずピラ二真空計
（２９）で真空予備室（２３ａ）の内部状態を検知し、
この検知した値からピラニ測定器（３０）で真空度の測
定を行なう。例えばピラ二真空計（２９）には、細いフ
ィラメント（図示せず）が設けられていて、このフィラ
メントに通電し加熱した状態で、加熱電力とフィラメン
ト温度から真空度を測定する。そして、ピラニ測定器（
３０）からＣＰＵ（３１）に電圧レベルで真空度を送信
する。ｃｐｏ（３１）でとりこんだ値は、真空度を表わ
す数字に変換されて、ＣＲＴ（３２）に画像表示される
。このようにして、真空予備室（２３ａ）の真空度の状
態を常に監視することができる。また同時に反応容器（
１）内を所定の圧力例えば５００ｍＴｏｒｒに減圧して
おく。そして、反応容器■が真空予備室（２３ａ）より
多少高圧で夫々が所定の真空状態に達した時、開閉機構
（２４ｂ）を開口し、ハンドリングアーム（２５）でウ
ェハ（１４）を反応容器■に搬送し、その後ハンドリン
グアーム（２５）を真空予備室（２３ａ）に収納し開閉
機構（２４ｂ）を閉鎖する。

この時、ガスの流れを上記ピラ二真空計（２９）を用い
て検知し、ＣＲＴ（３２）でモニタする。例えば、ｌ−
記開閉機構（２４ｂ）を開口した時、真空予備室（２３
ａ）の圧力の値が上昇すれば、反応容器■側から真空予
備室（２３ａ）側にガスの流れがあることを示し、正常
状態を示している。また逆に、真空予備室（２３ａ）の
圧力の値が下降すれば上記とは逆のガスの流れがあるこ
とを示し、この場合だと真空予備室（２３ａ）に混存し
ているゴミ等を反応容器ω内に流す可能性があり異常を
示している。異常を示した場合処理を中断し対策を行な
う。

次に、反応容器（１）内の動作について説明する。

ウェハ（１４）を反応容器■内に搬送した時、下部電極
（１５）の中心付近に下部電極（１５）を貫通して昇降
自在なりフタ−ピン（図示せず）を上昇させた状態で上
記半導体ウェハ（１４）を受は取り、リフタービンを下
降させて下部電極（１５）の表面に当接させる。そして
、半導体ウェハ（１４）の周縁部をクランプリング（１
６）により下部電極（１５）方向へ抑圧保持する。この
時、下部電極（１５）の表面は多少Ｒに形成されている
ため、半導体ウェハ（１４）の前処理により発生したウ
ェハのそりを有しているものであっても下部電極（１５
）表面ヘウエハ当接面が確実に接することができる。

次に、昇降機構■により連結棒（３）を介して電極体（
イ）を下降させ、上部電極（８）と下部電極（１５）の
間隔を所望の間隔例えば数ｍ程度に設定する。そして、
図示しないガス供給源より反応ガス例えばアルゴンガス
等をガス供給管（１０）を介して空間（９）へ供給する
。この空間（９）へ供給された反応ガスは上部電極（８
）に設けられた複数の孔（１１）から上記半導体ウェハ
（１４）表面へ流出する。同時に、ＲＦ電源（１９）に
より上部電極（８）と下部電極（１５）との間に高周波
電力を印加して上記反応ガスをプラズマ化し、このプラ
ズマ化した反応ガスにより上記半導体ウェハ（１４）の
エツチングを行なう。この時、この高周波電力の印加に
より上部電極（８）及び下部電極（１５）は高温となる
。これに対処して、上部電極（８）は保護のため電極体
（イ）内部に形成された流路０に配管（０を介して連設
している冷却手段■から冷却水を流し、間接的に上部電
極（８）を冷却している。

また、下部電極（１５）が高温になっていくと、半導体
ウェハ（１４）の温度も変化するためエツチング処理に
悪影響を与えてしまうため、この下部電極（１５）も下
部に形成された流路（１７）に配管（１８）を介して連
設している冷却装置（図示せず）から冷却水等を流すこ
とにより冷却している。この時、上記半導体ウェハ（１
４）を一定温度で処理するために、上記冷却水は夫々２
０〜７０℃程度に制御している。

このようにして、ウェハ（１４）上のエツチング処理を
行なう。

このエツチング処理後、予め反応容器（υより多少低圧
に減圧した真空予備室（２３ｂ）の開閉機構（２６ａ）
を開口する。そして、アウト側真空予備室（２３ｂ）に
設けられたハンドリングアーム（２７）により処理済ウ
ェハ（１４）を反応容器のから搬送し、開閉状態（２６
ａ）を閉鎖する。　この時、ピラニ真空計（２９）で真
空予備室（２３ｂ）の状態を検知し、ガスの流れが正常
かどうかＣＲＴ（３２）でモニタする。次にアウト側真
空予備室（２３ｂ）にＮ２ガスをパージし、大気圧より
多少加圧状態とする。その後、開閉機構（２６ｂ）を開
口し、ハンドリングアーム（２７）により処理済ウェハ
（１４）をアウト側真空予備室（２３ｂ）から搬出する
。このようにして、上記エツチング装置の一連の動作が
終了する。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば上記実施例では真空予備室を備えたエツチング装置に
適用したものについて説明したが、ＣｖＤ装置、スパッ
タリング装置、イオン注入装置。

アッシング装置等の様々な装置に適用しても同様の効果
が得られる。

また、被処理体は半導体ウェハでなくとも例えば液晶テ
レビなどの画像表示に用いられるＬＣＤ基板やプリント
裁板の製造装置に適用しても良い。

さらに、真空予備室に設けた真空計はピラニ真空計に限
定するものではなく、例えば感圧式真空計や輸送現象を
利用する真空計や電離現象を利用する真空計等、常に真
空度の状態を検知できるものなら何れのものでも良い。

上述したようにこの実施例によれば、真空予備室に設け
られた真空状態を検知するセンサと、このセンサで検知
した真空状態を画像表示する手段とを具備したことによ
り、常に真空予備室の真空状態をモニタでき、誤動作等
に迅速に対応できる。

このことにより正確な処理が行なえる。また、信頼性の
向上につながる。さらに、ピラニ測定器とＣＲＴの２ケ
所でモニタできるので、より正確な値が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのエツチ
ング装置の構成図、第２図は第１図装置の真空予備室の
真空度を画像表示するための構成を説明した図である。 １・・・反応容器　　　　１４・・・半導体ウェハ２３
ａ・・・イン側真空予備室 ２３ｂ・・・アウト側真空予備室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エッチングガスをプラズマ化して被処理体をエッチング
   する処理室と、この処理室に隣接して少なくとも１つの
   予備室とを備えたエッチング装置において、上記予備室
   に設けられた真空状態を検知するセンサと、このセンサ
   で検知した真空状態を画像表示する手段とを具備したこ
   とを特徴とするエッチング装置。