JPH03127822A - 平行平板型プラズマｃｖｄ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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、反応室を構成する真空容器内に２枚の平板
電極を対向させ、ヒータを内蔵した一方の電極板上にウ
ェーハを設置し、対向する電極との間に高周波を印加し
て低圧反応ガスのプラズマを発生させ、ウェーハに薄膜
を形成する平行平板塵プラズマＣＶＤ装置に係り、その
具体構成として、真空容器内で対向する２枚の平板電極
の一方が、該一方の平板電極背面から垂直に延びて該真
空容器の壁面を貫通する棒状の結合部材を介し、大気側
に配され該平板電極を対向方向に移動させる駆動機構の
移動部材に係合されるとともに該結合部材が真空容器内
の真空を保ちつつ移動可能となるようｆこ構成された平
行平板塵プラズマＣＶＤ装置に関する。

〔従来の技術〕

この種平行平板塵プラズマＣＶＤ装置の従来の構成例を
第５図に示す。反応室を構成する真空容器１内には、該
真空容器の蓋板ＩＡに気密に取り付けられた絶縁ブツシ
ュ９を気密に貫通する電極導体２人を介し、図示されな
い高周波電源の一方の出力端子に接続される平板電極２
と、この平板電極２と対向し背面から下方へ垂直ｌこ延
びて真空容器１を貫通する結合部材３Ａを介して対向方
向に進退駆動される。対向面に被成膜ウェーハ４が設置
される平板電極３（以下ウェーハステージとも記す）と
が収納され、成膜に際しては、駆動装置取付はベース１
２に取り付けられた駆動装置８によりボールねじ７のね
じ棒を回転駆動して移動ベースエ１を図の上下方向ｆこ
移動させ、この移動ベース１１に取り付けられたステー
ジ取付は金具５と一体化された結合部材３Ａを介して平
板電極３と２との間隔を所定値をこ保った後、平板電極
に内蔵されたヒータ１７に通電して平板電極３を加熱昇
温するとともに、真空排気された真空容器１内に反応ガ
スを反応ガス導入口１４から導入しかつガス排出口１５
から排出しつつ真空容器１内を所定圧力に保持し、平板
電極２，３間に高周波電力を供給して反応ガスのプラズ
マを発生させる。

なお、図中の符号１０は結合部材３Ａを同軸に包囲する
真空ベローズであり、両端面がそれぞれ真空容器の壁面
とステージ取付は金具とｆこ気密ｆこ接合され、真空容
器１内を真空に保ちつつ結合部材３Ａが真空容器壁面の
孔ＩＢを通って進退できるようにしている。また、符号
６は移動ベース１１の移動方向を案内するリニアガイド
である。

成膜が完了すると、平板電極３は駆動装置８ｆこより図
の下方へ移動させられ、ウェーハ４が平板電極３の背面
側から孔３Ｂに挿入される。真空容器底面に立設された
押上げピン１６の先端に乗り、ウェーハ搬出口１３から
外部へ搬出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようｆこ構成され運転される平行平板塵プラズマＣ
ＶＤ装置における問題点は次の通りである。

すなわち、平行平板塵プラズマＣＶＤ装置においては、
ウェーハ上に形成される膜厚の分布が対向する電極の平
行度により大きい影響を受けることは衆知のことである
が、平行度を調整するためにプラズマ放電領域の電極間
距離を計測しようとしても計測が非常に困難であった。

このため、駆動など部材の変形などに基づく理論的な非
平行度最大値までの非平行度を避けることができないと
いう問題があった。

この発明の目的は、前記従来の問題点が解決さ　５− れ、電極の平行度がプラズマ放電領域内の電極間距離を
計測しつつ調整されるとともに調整された平行度が真空
圧中で維持される平行平板塵プラズマＣＶＤ装置の構成
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためｌこ、この発ＢＡ＃こおいては
、真空容器内で対向する２枚の平板電極の一方が、該一
方の平板電極背面から垂直に延びて該真空容器の壁面を
貫通する棒状の結合部材を介し、大気側に配され該平板
電極を対向方向に移動させる駆動機構の移動部材に係合
されるとともに該結合部材が真空容器内の真空を保ちつ
つ移動可能となるように構成される平行平板塵プラズマ
ＣＶＤ装置を、前記結合部材が貫通する真空容器壁面の
孔が該結合部材が壁面と間隙を保って移動可能に形成さ
れ、前記一方の平板電極と移動部材との保合が結合部材
の大気側端部に固設されて該一方の平板電極と剛ｆこ一
体化されるステージ取付は金具を介して行われるととも
に該ステージ取付は金具に該一方の平板電極対向面上の
１点ｌこ中心を有す６− る球面が形成され、該球面を前記駆動機構の移動部材に
形成された球面に沿い滑動可能に構成して、前記２枚の
平板電極の平行度を、電極面上複数部位の電極間距離を
計測しつつフィードバック制御により調整可能とした装
置とするものとする。そして、電極面上複数部位におけ
る電極間距離の計測を、一方の平板電極の対向面ｌこ載
置される板状ベースの面の複数の部位にそれぞれ被計測
・１物との距離を計測する近接センサのセンシング方向
の一方側を固設するとともに他方側に伸縮可能な緩衝材
を介して他方の平板電極の対向面に当接される検出板が
固設されてなる距離センサユニットを用いて行うように
すれば好適である。

〔作用〕

平行平板塵プラズマＣＶＤ装置をこのように構成すると
、適宜に構成され真空圧中でプラズマ放電領域内の電極
面上複数部位における電極間距離を計測する計測手段に
より各部位ごとの電極間距離を計測し、例えば、計測値
の平均値を計算してこの平均値からの各部位ごとの計測
値の偏差を計算し、この偏差に対応した電気信号を調整
信号として出力する演算手段から、前記電極面上複数部
位のそれぞれに対応して大気中に配された駆動手段にこ
の調整信号を出力して偏差が零となるように前記球面が
形成されたウェーハステージ取付は金具を揺動駆動する
ことにより、平行度が計測値に基づいて自動的に調整さ
れ、しかもこの計測値は真空圧中で得られるから、大気
圧による真空容器の変形や気密部材の変形に伴うウェー
ハステージの傾きが生じても、この傾きを生じた状態で
の平行度が得られることになり、膜厚のより均一な成膜
が可能になる。

また、上記計測手段を、一方の平板電極の対向面に載置
される板状ベースの面の複数の部位にそれぞれ被計測物
との距離を計測する近接センサのセンシング方向の一方
側を固設するとともに他方側に伸縮可能な緩衝材を介し
て他方の平板電極の対向面に当接される検出板が固設さ
れてなる距離センサユニットとすれば、この距離センサ
ユニットをウェーハの代りに電極面に設置することによ
り計測が簡便に行われ、反応ガスの種類や対向する電極
間に供給される電力を変え、これに従って電極間距離を
変える場合の平行度調整が著しく容易となる。

〔実施例〕

第１図に本発明番こよる平行平板塵プラズマ装置構成の
一実施例を示す。図中、第５図と同一の部材には同一符
号を付し、説明を省略する。平板電極３の背面側に植設
された棒状の結合部材３Ａの大気側端部には、ウエーノ
＼４の被成膜面の中心を中心とする球面２４Ａ、２４Ｂ
が形成されたステージ取付は金具２４が取り付けられ、
一方、駆動装置取付はベース１２に取り付けられた駆動
装置８によりボールねじ７を介して図の上下方向に移動
させられる移動ベース３１は、ステージ取付は金具２４
の球面２４人の半径と等しい半径を持つ球面を形成され
、球面２４Ｂの半径と等しい半径を持つ球面が形成され
た押え金具２５とでステージ取付は金具２４を球面同志
の滑動可能に保持している。また、押え金具２５の側壁
ｌこは周方向等分　９− ３個所に電気駆動されるマイクロメータヘッド１８がス
テージ取付は金具２４の位置調整手段として取り付けら
れ、さきに作用の項で述べた演算手段からの調整信号ｆ
こよりマイクロメータヘッド１８の軸方向可動部の進退
が制御される。

電極間距離を計測してマイクロメータ８の軸方向可動部
を進退駆動する制御系は、その全体構成は特に図示しな
いが、第２図ないし第４図に示すように、リード線２３
を介して高周波電流が供給される高周波コイルが円板状
に成形された注型樹脂内に埋め込まれた近接センサ２０
と、伸縮可能な緩衝・材２１と１金属製検出板２２とが
交互に積層されてなる距離センサ２７を、ウェーハ４（
第１図）と同一径、同一厚みを有する金属円板からなる
ベース１９の面ξこ周縁部周方向等分３個所に固着して
なる距離センサユニット主１と、各距離センサ２７が計
測した距離の平均値を求め、この平均値からの各測定値
の偏差に比例した電気信号を出力する１図示されない演
算手段とを含むフィールドバック制御ループとして構成
され、電極間距離の１０− 計測時には、距離センサユニット２８のベース１９をウ
ェーハステージ３のウェーハ取付は月産ぐり面上に載置
し、駆動装置８により所定の電極間距離までウェーハス
テージ３を近接させて第４図のように距離センサユニッ
ト２８を電極間に緩衝材２１を圧縮して挾み込み、リー
ド線２３を真空容器１から気密に引き出し、真空容器１
内を真空排気し、各距離センサでその部位の電極間距離
を計測して図示されない演算手段へ出力し、演算手段か
ら計測値平均値からの各計測値の偏差に対応した電気信
号を調整信号としてマイクロメータヘッド１８の駆動部
に与えつつ、各計測値の平均値からの偏差が零となるよ
うにフィードバック制御ヲ行う。なお、距離センサ２７
に金属製検出板２２を用いる理由は、被計測近接物体の
材質により近接センサ２０の感度が異なるため、被計測
近接物体の材質の影響を避けるにあり、これにより、平
板電極２の材質、形状の影響を受けることなく再現性を
保証した計測を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明ｌこおいては、真空容器内
で対向する２枚の平板電極の一方が、該−方の平板電極
背面から垂直ｌこ延びて該真空容器の壁面を貫通する棒
状の結合部材を介して、大気側に配され該平板電極を対
向方向に移動させる駆動機構の移動部材に係合されると
ともに該結合部材が真空容器内の真空を保ちつつ移動可
能となるように構成された平行平板塵プラズマＣＶＤ装
置を、前記結合部材が貫通する真空容器壁面の孔が該結
合部材が壁面と間隙を保って移動可能に形成され、前記
一方の平板電極と移動部材との係合が結合部材の大気側
端部に固設されて咳一方の平板電極と剛に一体化される
ステージ取付は金具を介して行われるとともｌこ該ステ
ージ取付は金具に該一方の平板電極対向面上の１点に中
心を有する球面が形成され、該球面を前記駆動機構の移
動部材に形成された球面に沿い滑動可能に構成して、前
記２枚の平板電極の平行度を、電極面上複数部位の電極
電極の平行度調整を実測値に基づいて自動的に行うこと
ができるようになった。また、電極間距離の計測を、一
方の平板電極の対向面に載置される板状ベースの面の複
数の部位にそれぞれ被計測物を介して他方の平板電極の
対向面に当接される検出板が固設されてなる距離センサ
ユニットをウェーハの代りにウェーハステージに載置し
て行うことにより計測を著しく筒便に行うことができる
とともに、この計測を真空容器内を真空圧に保持して行
うことにより、ウェーハへの成膜時に、調整された電極
間平行度を保って成膜が行われ、膜厚のより均一な成膜
が可能となるメリットが、得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による平行平板塵プラズマＣＶＤ装置
構成の一実施例を示す縦断面図、第２図は電極面上複数
部位の電極間距離をそれぞれ計測する一体構成の計測手
段の構造例を示す斜視図、１３− 第３図は第１図に示す平行平板塵プラズマＣＶＤ装置要
部の構成を示す斜視図、第４図は第２図に示す計測手段
と第３図に示す装置本体要部とを組み合わせて行う、電
極間平行度調整の原理を示す説明図、第５図は従来の平
行平板塵プラズマＣＶＤ装置の構成例を示す縦断面図で
ある。 １・・・真空容器、ＩＢ・・・孔、２，３・・・平板電
極、３Ａ・・・結合部材、４・・・ウェーハ、５．２４
・・・ステージ取付は金具、８・・・駆動装置、１０・
・・真空ベローズ、１１．３１・・・移動ベース（移動
部材）、１８・・・位置調整装置、１９・・・ベース、
２０・・・近接センサ、２１・・・緩衝材、２２・・・
検出板、２７・・・距離センサ、２８・・・距離センサ
ユニット。 １４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空容器内で対向する２枚の平板電極の一方が、該
   一方の平板電極背面から垂直に延びて該真空容器の壁面
   を貫通する棒状の結合部材を介し、大気側に配され該平
   板電極を対向方向に移動させる駆動機構の移動部材に係
   合されるとともに該結合部材が真空容器内の真空を保ち
   つつ移動可能となるように構成された平行平板塵プラズ
   マＣＶＤ装置において、前記結合部材が貫通する真空容
   器壁面の孔が該結合部材が壁面と間隙を保って移動可能
   に形成され、前記一方の平板電極と移動部材との係合が
   結合部材の大気側端部に固設されて該一方の平板電極と
   剛に一体化されるステージ取付け金具を介して行われる
   とともに該ステージ取付け金具に該一方の平板電極対向
   面上の１点に中心を有する球面が形成され、該球面を前
   記駆動機構の移動部材に形成された球面に沿い滑動可能
   に構成して、前記２枚の平板電極の平行度を、電極面上
   複数部位の電極間距離を計測しつつフィードバック制御
   により調整可能としたことを特徴とする平行平板型プラ
   ズマＣＶＤ装置。 ２）請求項第１項に記載の平行平板量プラズマＣＶＤ装
   置において、電極面上複数部位の電極間距離の計測は、
   一方の平板電極の対向面に載置される板状ベースの面の
   複数の部位にそれぞれ被計測物との距離を計測する近接
   センサのセンシング方向の一方側を固設するとともに他
   方側に伸縮可能な緩衝材を介して他方の平板電極の対向
   面に当接される検出板が固定されてなる距離センサユニ
   ットを用いて行われることを特徴とする平行平板型プラ
   ズマＣＶＤ装置。