JPH07240406A

JPH07240406A - 処理装置

Info

Publication number: JPH07240406A
Application number: JP6054671A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 誠長谷川; Takeshi Saito; 豪斉藤; Fumihiko Higuchi; 文彦樋口; Hideaki Amano; 秀昭天野
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JP3157380B2

Abstract

(57)【要約】【目的】変動する磁場の影響下で被処理体に対し所定
の処理を施すように構成された装置が複数存在していて
も、磁場漏洩量が大きくならず、周辺の電子顕微鏡など
に悪影響を与えない。【構成】プロセスチャンバ９、１０内の被処理体に対
して、平行な回転磁場を形成するために、駆動回転する
ように設けられた永久磁石６１、６１’の磁極を、各磁
界の向きが互いに打ち消されるように配置させ、かつこ
れら永久磁石６１、６１’の回転を同一方向に同期化さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えばＬＳＩ等の半導体デバイ
スがその表面に形成される半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」という）の製造プロセスにおいては、スパッタリン
グやエッチングを始めとして、各種の処理において、マ
グネトロン放電を利用した処理装置が使用されている。

【０００３】例えばマグネトロンＲＩＥ装置において
は、ウエハと平行に、例えば１００〜１２０Ｇ程度の磁
界領域を形成するために、処理室上部に永久磁石を回転
自在に装置した磁場変動装置を具備し、ウエハ表面に形
成された直交電磁界によるマグネトロン放電を利用して
高密度プラズマを発生させ、被処理体であるウエハに所
定のエッチング処理を施すように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な回転磁界など、磁場変動させることを利用して所定の
処理を行う如く構成された処理室が、複数近接して存在
すると、磁場漏洩量が単体の場合よりも大きくなってし
まっていた。かかる如く変動磁場からの磁場漏洩がある
と、電子顕微鏡における像が乱れたりするなど、各種電
子機器（特に有磁場装置）がその悪影響を受けてしま
い、好ましくない。

【０００５】このことは１つの装置本体に複数の処理室
を有するマルチチャンバ方式の構成を持つ処理装置の場
合だけではなく、１つの処理室を有する装置が多数近接
して設置されている場合にも、全く同様の問題が生ず
る。これを防止するためには、例えば処理室相互の距離
を大きく隔てて、磁場漏洩による影響を可能な限り小さ
くすることが考えられるが、装置の大きさ、設置される
クリーンルームのスペース上の制限があり、事実上困難
である。また軟鉄などの磁気シールド材によって、磁場
変動装置を含めた処理室全体を遮蔽してしまうことも考
えられるが、製作上非常な困難を伴い、しかもメンテナ
ンスのことを考慮すれば、実用性に問題がある。

【０００６】本発明はそのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、叙上の如く、複数の磁場変動装置がある
場合に、前記したような磁気シールド材などを使用せず
とも、これらの相互影響による磁場漏洩量が大きくなら
ず、電子顕微鏡を始めとした周辺の各種電子機器に影響
を与えることのない処理装置を提供して、叙上の問題の
解決をはかることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１によれば、気密に構成された処理室と、こ
の処理室に対応して設けられた磁場変動装置とを有し、
前記磁場変動装置によって発生させた変動磁場の影響下
で、前記処理室内における被処理体に対して、所定の処
理を行う如く構成された処理装置であって、前記処理室
が１つの装置本体に複数設けられ、各処理室毎に発生し
た各変動磁場における各磁界の向きが互いに打ち消され
るように、前記各磁場変動装置が構成されたことを特徴
とする、処理装置が提供される。

【０００８】かかる場合、請求項２に記載したように、
前記処理室が複数の装置本体に夫々設けられたことを特
徴とする、処理装置として構成してもよい。

【０００９】さらにまた請求項３によれば、前記のよう
にして構成された各処理装置において、さらに磁界セン
サと磁場発生手段とを有し、この磁界センサの検出信号
に基づいて前記磁場発生手段が制御され、各処理室毎の
各変動磁場における各磁界の向きが打ち消される如く構
成されたことを特徴とする、処理装置が提供される。

【００１０】

【作用】請求項１によれば、１つの装置本体が処理室を
複数有する場合であって、各処理室毎に発生した各変動
磁場における各磁界の向きが、前記各磁場変動装置によ
って互いに打ち消されるので、格別磁気シールド材によ
って遮蔽しなくとも磁場漏洩量が大きくなることはな
い。

【００１１】請求項２によれば、複数の装置をいわば１
つの処理システムとして捉えた場合であり、複数の装置
本体に各々設けられた処理室に対して発生した変動磁場
における各磁界の向きが、各磁場変動装置によって互い
に打ち消されるので、前記請求項１と全く同様、磁場漏
洩量が大きくなることはない。

【００１２】請求項３によれば、前記のようにして構成
された各処理装置において、さらに磁界センサと磁場発
生手段とを有し、この磁界センサの検出信号に基づいて
前記磁場発生手段が制御され、各処理室毎の各変動磁場
における各磁界の向きが打ち消される如く構成されてい
るので、この磁場発生手段によって磁場漏洩量をさらに
抑えることができる。従って、何らかの事情、不測の原
因等で、磁場漏洩量が大きくなっても、これを自動的に
補償することが可能である。

【００１３】

【実施例】以下、被処理体、例えば半導体ウエハ（以
下、「ウエハ」という）に対してエッチング処理を行う
ように構成されたマグネトロンＲＩＥ装置に基づいて、
本発明の実施例を説明すれば、図１は本実施例にかかる
マグネトロンＲＩＥ装置１全体の平面を示しており、こ
のマグネトロンＲＩＥ装置１は、ウエハをカセット単位
で収納する２つのカセットチャンバ２、３と、これら各
カセットチャンバ２、３と対応するゲートバルブ４、５
を介して隣接しているトランスファーチャンバ６と、ゲ
ートバルブ７、８を介して夫々このトランスファーチャ
ンバ６に隣接して設けられたプロセスチャンバ９、１０
とを有しており、所謂マルチ・チャンバ方式の装置構成
を採っている。

【００１４】前記カセットチャンバ２、３は同一構成を
有しており、図２に示したように、このカセットチャン
バ２（３）内には、被処理体であるウエハＷを所定枚
数、例えば２５枚を上下方向に収納したカセットＣを載
置するターンテーブル１１が設けられている。

【００１５】前記トランスファーチャンバ６内には、前
記したカセットチャンバ２、３内のカセットＣ内に収納
されているウエハＷを１枚ずつ取り出し、これを既述の
プロセスチャンバ９、１０内に搬送するための搬送装置
１２が設けられている。この搬送装置１２は、伸縮動自
在な搬送アーム１３と、昇降動、旋回動自在な基台１４
とによって構成されており、前記搬送アーム１３の表面
には、導電性テフロン等がコーティングされて静電対策
がなされている。

【００１６】なお本実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ
装置１は、２つのプロセスチャンバ９、１０を有するマ
ルチ・チャンバ方式を採っており、それだけでもスルー
プットが高いものであるが、さらに効率よく処理を行う
ために、この搬送装置１２にウエハＷを保持してこれを
待機させるバッファ機構を設ければ、さらにスループッ
トを向上させることができる。

【００１７】そして前述の各カセットチャンバ２、３
と、トランスファーチャンバ６と、後述の各プロセスチ
ャンバ９、１０の底部には、夫々対応する排気口１５、
１６、１７が設けてあり、例えばターボポンプなどの排
気装置１８と排気弁１９、２０、２１の各操作によっ
て、これら各チャンバ内は、所定の減圧雰囲気、例えば
１０^-5Ｔｏｒｒ〜１０^-1Ｔｏｒｒの範囲の任意の真空度
まで、夫々独立して真空引き可能なように構成されてい
る。

【００１８】前記したプロセスチャンバ９、１０は全く
同一構成を有しているので、例えばプロセスチャンバ９
を図３に基づいて説明すると、図３はこのプロセスチャ
ンバ９の断面を模式的に示しており、このプロセスチャ
ンバ９は、例えばアルミ等の材質でその壁体が形成さ
れ、かつ電気的に接地された気密容器として構成されて
いる。

【００１９】そしてこのプロセスチャンバ９内の底部中
央には、セラミック等の絶縁板３１を介してサセプタ支
持台３２が設けられ、さらにこのサセプタ支持台３２の
上面には、アルミ等の材質からなり下部電極を構成する
サセプタ３３が設けられている。前記サセプタ支持台３
２の内部には冷媒室３４が形成されており、この冷媒室
３４内は、底部に設けられた冷媒導入管３５から導入さ
れかつ冷媒排出管３６から排出される温度調節用の冷媒
が循環するように構成され、上記サセプタ３３を所定の
温度に制御できるように構成されている。

【００２０】前記プロセスチャンバ９の外部には、例え
ば１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を前記サセプ
タ３３に供給するための高周波電源３７が設けられてお
り、マッチング装置３８、ブロッキングコンデンサ３９
を介して供給リード線４０を通じて、前記サセプタ３３
に印加できる構成となっている。

【００２１】一方前記サセプタ３３の上面には、被処理
体であるウエハＷが直接載置されて吸引保持される、静
電チャック４１が設けられている。この静電チャック４
１は、例えば電界箔銅からなる導電層４２を上下両側か
らポリイミド・フィルム等の絶縁体で挟んで接着した構
成を有しており、このプロセスチャンバ９外部に設けら
れている高圧直流電源４３によって、例えば２．０ｋＶ
の直流電圧が上記導電層４２に印加されると、クーロン
力によって前記ウエハＷはこの静電チャック４１上に吸
引保持されるように構成されている。

【００２２】前記プロセスチャンバ９の上部には、接地
線５１を介して電気的に接地されている上部電極５２が
設けられている。この上部電極５２は、例えばアモルフ
ァス・カーボンやＳｉＣ表面処理されたアルミ等の材質
で構成されており、全体として中空構造を有している。
そしてこの上部電極５２における前記ウエハＷとの対向
面には、多数のガス拡散孔５３が設けられている。前記
上部電極５２の上部中心には、処理ガス導入管５４と通
じているガス導入口５５が設けられ、前記処理ガス導入
管５４から供給されるエッチングガスなどの処理ガス
は、このガス導入口５５から前出多数のガス拡散孔５３
を介して、前記ウエハＷに向けて均等に吐出されるよう
に構成されている。

【００２３】そしてかかる構成を有する上部電極５２の
上面には、両端部に異なった磁極を有する永久磁石６１
が、近接して配置されている。この永久磁石６１は、例
えばモータなどの駆動機構（図示せず）によって所望の
回転速度で前出処理ガス導入管５４をその回転中心とし
て回転するように構成されており、前出静電チャック４
１上に載置されるウエハＷに対して、その表面にほぼ均
一な平行磁界、例えば１０〜１０００Ｇの範囲の間の任
意の値の磁界を形成することが可能になっている。

【００２４】プロセスチャンバ９は以上のように構成さ
れており、これに対し他のプロセスチャンバ１０も全く
同一に構成されているが、プロセスチャンバ９の上部に
回転自在に設けられた永久磁石６１と、プロセスチャン
バ１０上部に回転自在に設けられた永久磁石６１’と
は、図１に示したように、それぞれの磁極が反発してそ
の磁界を打ち消すように配置されており、さらに図４に
示したように、全く同一回転速度でかつ同一方向に回転
するように、両永久磁石６１、６１’の回転は同期化さ
れている。なお本実施例においては、両永久磁石６１、
６１’の各回転中心相互間の距離Ｌは、１１００mmに設
定されている。

【００２５】本実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装置
１は以上のように構成されており、次にこのマグネトロ
ンＲＩＥ装置１によってウエハＷに対してエッチング処
理を行うプロセスについて説明すると、まず搬送ロボッ
ト（図示せず）によってウエハＷを２５枚収納したカセ
ットＣが、カセットチャンバ２内のターンテーブル１１
上に載置され、次いでゲートバルブ２２が閉じられた後
排気弁１９が開放されて、排気装置１８の作動により、
このカセットチャンバ２内は、例えば１０^-1Ｔｏｒｒま
で減圧される。これと同様にして、カセットチャンバ３
内にもウエハＷを収納した他のカセットがロードされ
る。

【００２６】その後今度はゲートバルブ４が開放して、
搬送アーム１３によってカセットＣからウエハＷが取り
出され、トランスファーチャンバ６内に搬送され、ゲー
トバルブ４が閉じられた後、排気弁２０の開放によっ
て、このトランスファーチャンバ６内は、例えば１０^-3
Ｔｏｒｒまで減圧される。次いでゲートバルブ７が開放
して、前記の取り出されたウエハＷは、搬送アーム１３
によってプロセスチャンバ９内に搬送され、静電チャッ
ク４１上に載置される。そしてこの搬送アーム１３がト
ランスファーチャンバ６内に退避した後、前記ゲートバ
ルブ７は閉鎖され、高圧直流電源４３の印加によって上
記ウエハＷは、この静電チャック４１上に吸着保持され
る。

【００２７】その後排気弁２１の開放により、このプロ
セスチャンバ９内は減圧されていき、また一方ガス導入
口５５からはエッチング反応ガス、例えばＣＦ₄ガスが
ガス拡散孔５３を通じてプロセスチャンバ９内に供給さ
れ、プロセスチャンバ９内の圧力は例えば１０^-5Ｔｏｒ
ｒに設定、維持される。

【００２８】そして永久磁石６１が回転駆動されて、上
記ウエハＷ中心部付近で例えば１００Ｇの磁場を形成す
るように磁界がかけられ、次いで高周波電源３７から１
３．５６ＭＨｚの高周波電力がサセプタ３３に印加され
ると、このサセプタ３３と上部電極５２間にプラズマが
発生し、シース層で加速された反応性イオンによる異方
性エッチングが上記ウエハＷに対して行われるのであ
る。

【００２９】このとき、他のプロセスチャンバ１０にお
いても、カセットチャンバ３内にロードされたカセット
から取り出されたウエハに対して、全く同様な過程を経
て、エッチング処理が平行してなされているが、このプ
ロセスチャンバ１０内に回転磁場を形成するために設け
られた永久磁石６１’と、前記プロセスチャンバ９の永
久磁石６１とは、それぞれの磁極が反発してその磁界を
打ち消すように配置されており、かつそのまま同期回転
するように構成されているので、これら永久磁石６１、
６１’によって形成される磁場の各磁界の向きは打ち消
されている。

【００３０】したがって、２つのプロセスチャンバ９、
１０を有し、その結果変動する磁場が２カ所で形成され
ているにも拘らず、このマグネトロンＲＩＥ装置１周辺
に対して、漏洩する磁場量は極めて小さく抑えられる。

【００３１】これを具体的に示すと、図５のグラフのよ
うな結果が得られている。即ち、同グラフは、永久磁石
６１からの距離と漏洩磁場の大きさとの関係を示してお
り、同グラフ中、曲線Ｘは本実施例によって得られた特
性を表し、曲線Ｙは本実施例とは異なり、永久磁石６
１、６１’の磁極配置を相互に引き合う関係に設定した
場合の特性を示している。

【００３２】このグラフからわかるように、本実施例の
方が漏洩磁場量が小さいことが確認できる。したがっ
て、本実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装置１の周辺
に電子顕微鏡が存在していても、その画像が乱れること
はなく、また他の有磁場電子機器に対しても、悪影響を
与えることはないものである。

【００３３】なお前記実施例にかかるマグネトロンＲＩ
Ｅ装置１においては、磁場変動装置として、永久磁石６
１、６１’を回転させる構成を採ったが、これに限ら
ず、例えば電磁石を用いて複数の交番磁界を形成するよ
うに構成した有磁場装置においても、その各磁界を打ち
消すように当該電磁石を制御することにより、本実施例
と全く同様な効果が得られる。

【００３４】さらに前記実施例にかかるマグネトロンＲ
ＩＥ装置１の周辺に、磁界センサと電磁石や回転永久磁
石などの磁場発生手段を設置し、この磁界センサの検出
信号に基づいて前記磁場発生手段を制御して、各プロセ
スチャンバ９、１０毎の各磁界の向きを打ち消すように
構成すれば、漏洩磁場の量をさらに低減させることが可
能であり、また何らかの不測の事態によって漏洩磁場の
量が大きくなっても、これを自動的に補償することが可
能となる。

【００３５】なお前記実施例にかかるマグネトロンＲＩ
Ｅ装置１は、２つのプロセスチャンバを有する所謂マル
チチャンバ方式の有磁場処理装置であったが、プロセス
チャンバを１つしか持たない所謂シングルチャンバ方式
のマグネトロンＲＩＥ装置であっても、本発明は適用で
きる。

【００３６】即ちかかるシングルチャンバ方式のマグネ
トロンＲＩＥ装置が複数存在する場合には、各マグネト
ロンＲＩＥ装置における回転永久磁石の配置を、本実施
例におけるプロセスチャンバ９、１０の各永久磁石６
１、６１’の磁極配置と同様に、相互にその磁界を打ち
消す配置とし、さらにこれら回転永久磁石の回転方向を
同一にして、その回転を同期化すれば、本実施例と全く
同様な作用により、漏洩磁場量を小さくすることが可能
である。

【００３７】また前出実施例で使用した処理装置は、マ
グネトロンＲＩＥ装置であったが、これに限らず本発明
は回転磁場など変動する磁場を用いてその影響下で、被
処理体に対して処理を施すように構成された他の処理装
置、例えばスパッタリング装置などに対しても適用可能
であり、また前出実施例のように半導体ウエハに限ら
ず、例えばＬＣＤ基板に対して処理を施す処理装置に対
しても適用できるものである。

【００３８】

【発明の効果】請求項１によれば、磁場変動装置を有す
る処理室が近接していても、磁気シールド材等による遮
蔽手段を用いることなく、磁場漏洩量を抑えることが可
能であり、電子顕微鏡を始めとする周辺の電子機器に悪
影響を与えることはない。

【００３９】請求項２によれば、磁場変動装置を具備し
た処理室を有する装置が複数近接していても、請求項１
と同様、磁場漏洩量を抑えることが可能であり、電子顕
微鏡を始めとする周辺の電子機器に悪影響を与えること
はない。

【００４０】請求項３によれば、前記のようにして構成
された各処理装置において、さらに磁場漏洩量をさらに
抑えることができ、しかも何らかの事情、不測の原因等
で、磁場漏洩量が大きくなっても、これを自動的に補償
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装
置の平面説明図である。

【図２】本発明の実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装
置の断面説明図である。

【図３】本発明の実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装
置におけるプロセスチャンバの断面を模式的に示した説
明図である。

【図４】本発明の実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装
置における永久磁石の磁極配置及びその回転同期の様子
を示す平面説明図である。

【図５】本発明の実施例にかかるマグネトロンＲＩＥ装
置における永久磁石からの距離とその磁場漏洩量の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１マグネトロンＲＩＥ装置２、３カセットチャンバ６トランスファーチャンバ９、１０プロセスチャンバ３３サセプタ３７高周波電源５２上部電極６１、６１’ 永久磁石ＣカセットＷウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 8719−4Ｍ (72)発明者樋口文彦東京都新宿区西新宿２丁目３番１号東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者天野秀昭東京都新宿区西新宿２丁目３番１号東京エレクトロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密に構成された処理室と、この処理室
に対応して設けられた磁場変動装置とを有し、前記磁場
変動装置によって発生させた変動磁場の影響下で、前記
処理室内における被処理体に対して、所定の処理を行う
如く構成された処理装置であって、前記処理室が１つの装置本体に複数設けられ、各処理室
毎に発生した各変動磁場における各磁界の向きが互いに
打ち消されるように、前記各磁場変動装置が構成された
ことを特徴とする、処理装置。
【請求項２】前記処理室が複数の装置本体に夫々設け
られたことを特徴とする、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】磁界センサと磁場発生手段とを有し、こ
の磁界センサの検出信号に基づいて前記磁場発生手段が
制御され、各処理室毎の各変動磁場における各磁界の向
きが打ち消される如く構成されたことを特徴とする、請
求項１又は２に記載の処理装置。