JPH08330279A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の処理チャンバが設けられた装置のコス
トの低減化及び装置の占めるスペースの削減化を図る。 【構成】 ２つの処理チャンバ１２にプラズマ処理ユニ
ット５６、ガス供給ユニット６４又は真空排気ユニット
９８を共用し、線路切換えスイッチ５０、ガス流路切換
えバルブ６０又は排気流路切換えバルブ８６を設ける。
両処理ユニット１０におけるシーケンス動作を、時間的
な位相をずらしてそれぞれ行なわせるように、制御装置
１００で制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超ＬＳＩの製
造工程などにおいて、プラズマを発生させて半導体ウエ
ハ等の基板の表面からフォトレジスト膜を剥離したり基
板表面をエッチングしたりする場合などに使用されるプ
ラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、超ＬＳＩの製造工程などにおい
ては、プラズマを利用して基板の表面からフォトレジス
ト膜を剥離したり基板表面を選択的エッチングしたりす
るプラズマ処理装置が使用される。このプラズマ処理装
置では、処理チャンバの内部へ基板を搬入した後、処理
チャンバを気密に密閉し、処理チャンバの内部を真空排
気してから、処理チャンバ内へ処理ガスを導入し、電極
や誘導コイルに高周波電圧を印加してプラズマを発生さ
せ、そのプラズマ雰囲気を基板の表面に導いて基板の処
理が行なわれる。

【０００３】この種のプラズマ処理装置については、例
えば特開昭６３−２６００３０号公報やＵ．Ｓ．Ｐ．
５，３４６，５７８などに開示がなされているが、プラ
ズマ処理装置は、処理チャンバの内部にプラズマを発生
させるプラズマ発生ユニット、処理チャンバ内へ処理ガ
スを供給する処理ガス供給ユニット、及び、処理チャン
バの内部を真空排気する真空排気ユニットを備えてい
る。そして、従来は、処理チャンバが複数設けられてい
るときには、それぞれの処理チャンバごとにプラズマ発
生ユニット、処理ガス供給ユニット及び真空排気ユニッ
トが設置されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、半導
体ウエハの製造工場などのクリーンルームでは、デバイ
スの微細化が進むにつれて、益々高クリーン度が要求さ
れるようになってきており、それに伴ってクリーンルー
ムの維持費が多くかかるようになってきている。そこ
で、クリーンルームの有効利用を図るために、装置の占
めるスペースの削減化の要求が益々大きくなってきてい
る。

【０００５】また、装置自体のコストの低減化への要求
も強くなっているが、その一方では、装置の性能の向上
が望まれ、特にプラズマ処理関連では、高周波発振電源
についてはスロースタートやパルス発振など、また、イ
ンピーダンス整合器については整合時間の短縮など、高
度な処理性能が望まれる傾向があり、これが、各構成部
品のコストアップを招いて、装置のコストを引き上げる
大きな要因となっている。

【０００６】ところが、上記したように、従来の装置で
は、複数の処理チャンバが設けられる場合に、各処理チ
ャンバごとにプラズマ発生ユニット、処理ガス供給ユニ
ット及び真空排気ユニットがそれぞれ設置されているの
で、例えば高周波発振電源、インピーダンス整合器、ガ
ス供給系、自動圧力制御装置、真空ポンプ、さらには、
接続用配管や継手などが、それぞれの処理チャンバごと
に必要となる。また、それに伴って各ユニットの組立、
取付け、調整などの工数も多くなり、さらには、メンテ
ナンス作業も多くなる。この結果、１つの処理チャンバ
当りの装置コストが高くなり、また、１つの処理チャン
バ当りの装置スペースが大きくなって、上記した諸要求
に応えられない、といった問題点がある。

【０００７】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、複数の処理チャンバが設けられる場
合に、装置全体としてのコストの低減化及び装置の占め
るスペースの削減化を図ることができるプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
プラズマを発生させて基板に所定の処理を行なうプラズ
マ処理装置であって、ガスの導入部及び排出部を有し密
閉可能な複数の処理チャンバと、処理チャンバの内部に
プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、処理チャン
バの内部へ導入部を通してガスを供給するガス供給手段
と、処理チャンバの内部を、排出部を通して真空排気す
る真空排気手段とを備え、複数の処理チャンバに、プラ
ズマ発生手段、ガス供給手段及び真空排気手段のうちの
少なくとも１つを共用するとともに、プラズマ発生手段
により複数の処理チャンバの内部に択一的にプラズマを
発生させるための線路切換え手段、ガス供給手段により
複数の処理チャンバの内部へ択一的にガスを供給するた
めのガス流路切換え手段、及び、真空排気手段により複
数の処理チャンバの内部を択一的に真空排気するための
排気流路切換え手段のうちの少なくとも１つを備え、所
定のシ−ケンスに従って、線路切換え手段、ガス流路切
換え手段及び排気流路切換え手段のうちの少なくとも１
つを制御する制御手段を備える。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明のプラズマ処理装置において、複数の処理チャンバと
プラズマ発生手段とが、各処理チャンバについてのイン
ピーダンスがそれぞれ等しくなる位置関係で配置されて
いる。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１又は請求
項２に係る発明のプラズマ処理装置において、線路切換
え手段が、プラズマ発生手段によるプラズマ発生を行な
わせていない処理チャンバの線路を接地させる接点を有
する切換えスイッチである。

【００１１】

【作用】請求項１に係るプラズマ処理装置では、複数の
処理チャンバにおいて各処理チャンバの内部へのプラズ
マの発生、各処理チャンバ内へのガスの供給、及び、各
処理チャンバの内部からの真空排気によって、それぞれ
の処理チャンバでのプラズマ処理が行なわれる。このと
き、プラズマ発生手段、ガス供給手段及び真空排気手段
のうちの少なくとも１つが複数の処理チャンバに共用さ
れ、制御手段により線路切換え手段、ガス流路切換え手
段及び排気流路切換え手段のうちの少なくとも１つが所
定のシーケンスに従って制御され、複数の処理チャンバ
に共用される手段、例えばプラズマ発生手段による各処
理チャンバの内部でのプラズマの発生が択一的に順番に
行なわれていく。

【００１２】また、プラズマ発生手段、ガス供給手段及
び真空排気手段のうちの少なくとも１つ、例えばプラズ
マ発生手段が複数の処理チャンバに共用されるため、各
処理チャンバごとにプラズマ発生手段をそれぞれ設けた
場合におけるように、複数のプラズマ発生手段の動作特
性の違いにより各処理チャンバにおけるプラズマインピ
ーダンスが変化する、といったことがなく、各処理チャ
ンバでの処理条件が均等化され、基板の処理品質が均一
化される。

【００１３】請求項２に係る発明のプラズマ処理装置で
は、複数の処理チャンバとプラズマ発生手段とが、各処
理チャンバについてのインピーダンスがそれぞれ等しく
なる位置関係で配置されているので、各処理チャンバで
の処理条件がより均等化され、基板の処理品質がより均
一化される。

【００１４】請求項３に係る発明のプラズマ処理装置で
は、線路切換え手段が、プラズマ発生手段によるプラズ
マの発生を行なわせない処理チャンバの線路を接地させ
る接点を有する切換えスイッチであるので、プラズマ発
生を行なわせていない処理チャンバの導電線路を接点に
接地すれば、プラズマ発生手段によるプラズマの発生の
開始時点における処理チャンバの電気的状態が各処理チ
ャンバ間で同一となる。このため、各処理チャンバでの
処理条件がより均等化され、基板の処理品質がより均一
化される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１６】図１は、この発明の１実施例を示すプラズ
マ処理装置の概略構成図であって、配管系統及び電気系
統を併せて示している。この処理装置では、処理ユニッ
トが２つ設けられている。

【００１７】処理ユニット１０は、半球状をなし石英ガ
ラスで形成された処理チャンバ１２を有し、処理チャン
バ１２は、金属材料、例えばアルミニウム材によって形
成された板状基台１４上に配置され、処理チャンバ１２
の下端面と板状基台１４の上面とが気密に接合してい
る。処理チャンバ１２の上部には、ガス導入管１６に連
通したガス導入口が形設されている。また、処理チャン
バ１２には、その外面を取り巻くようにプラズマ発生用
の誘導コイル１８が配設されている。板状基台１４に
は、処理チャンバ１２の内部空間に連通する円形状の凹
部２０が形成されており、その凹部２０の底面に貫通孔
２２が形設されている。また、板状基台１４には、凹部
２０の内周面に環状通路２４が形設されており、その環
状通路２４に排気路２６が連通している。

【００１８】板状基台１４は、架台２８の下面側に固設
されたチャンバ昇降駆動用シリンダ３０の、架台２８を
貫通して上下方向へ往復移動するピストン棒３２に支持
されているとともに、架台２８上に垂設されたガイド棒
３４に摺動自在に係合して保持されている。そして、シ
リンダ３０が駆動することにより、処理チャンバ１２と
板状基台１４とが一体となって、ガイド棒３４に案内さ
れながら上下方向へ往復移動するように構成されてい
る。

【００１９】板状基台１４の貫通孔２２には、基板載置
台３６が挿通されており、基板載置台３６は、架台２８
上に、支柱４０を介して支持され固定されている。基板
載置台３６は、金属材料、例えばアルミニウム材によっ
て形成されており、内部にヒータ（図示せず）を有して
温度調節され、上面が基板Ｗを載置する基板載置面をな
している。また、基板載置台３６は、それに形成された
貫通細孔を通して上下方向へ往復移動する複数本、例え
ば３本の支持ピンを有した基板支持部材４２を備えてい
る。基板支持部材４２は、架台２８の下面側に固設され
た基板昇降駆動用シリンダ４４の、架台２８を貫通して
上下方向へ往復移動するピストン棒４６に支持されてい
る。

【００２０】この実施例の処理ユニット１０では、上記
したように、基板載置台３６が固定され、処理チャンバ
１２及び板状基台１４が昇降するような構成となってい
る。そして、処理チャンバ１２及び板状基台１４が上方
へ移動した位置において、図示しない基板搬送機構によ
って未処理の基板Ｗが処理ユニット１０へ搬入され、上
昇位置にある基板支持部材４２の複数本の支持ピン上に
基板Ｗが支持された後、基板支持部材４２が下降するこ
とにより、基板Ｗが支持ピン上から基板載置台３６の基
板載置面へ移載される。その後に、処理チャンバ１２及
び板状基台１４が下方へ移動し、板状基台１４の下面が
基板載置台３６の下端鍔部３８の上面に密接して、処理
チャンバ１２の内部が気密に閉塞される。また、基板の
処理が終了した後は、処理チャンバ１２及び板状基台１
４が上方へ移動することによって処理チャンバ１２の内
部が大気開放され、処理ユニット１０からの処理済み基
板の搬出が図示しない基板搬送機構によって行なわれる
ようになっている。

【００２１】両処理ユニット１０、１０の処理チャンバ
１２、１２の外面に配設された両誘導コイル１８、１８
は、導電線路４８、４８により、線路切換えスイッチ５
０を介しインピーダンス整合器５２を経て１つの高周波
発振電源５４にそれぞれ電気接続されている。そして、
線路切換えスイッチ５０を切換え操作することにより、
高周波発振電源５４とインピーダンス整合器５２とから
なるプラズマ発生ユニット５６に両処理ユニット１０、
１０の両誘導コイル１８、１８を択一的に接続させるよ
うに構成されている。この場合、両処理ユニット１０、
１０でのそれぞれの処理条件が均等化されるようにする
ために、両導電線路４８、４８の形状や長さを同等にす
るなど、２つの処理チャンバ１２、１２とプラズマ発生
ユニット５６とは、インピーダンス整合器５２から負荷
である各処理チャンバ１２、１２側をみたインピーダン
スがそれぞれ等しくなるような位置関係に設定されてい
る。また、線路切換えスイッチ５０は、プラズマ発生ユ
ニット５６に接続されていない側の導電線路４８を接地
させるためのそれぞれの接点５１を有している。尚、線
路切換えスイッチをインピーダンス整合器に内蔵させる
ようにしてもよい。

【００２２】両処理チャンバ１２、１２の各ガス導入管
１６、１６は、ガス供給配管５８、５８により、ガス流
路切換えバルブ６０の各出口側にそれぞれ流路接続さ
れ、流路切換えバルブ６０の入口側に流路接続された１
本のガス供給配管６２を通してガス供給ユニット６４に
流路接続されている。そして、ガス流路切換えバルブ６
０を切換え操作することにより、ガス供給ユニット６４
に両処理チャンバ１２、１２の両ガス導入管１６、１６
を択一的に連通させるように構成されている。ガス供給
ユニット６４は、ガス供給配管６２にそれぞれ連通接続
されたパージガス供給管６６と２種類の処理ガスの各供
給管６８、７０とを有しており、それぞれのガス供給管
６６、６８、７０に介挿されたエアー操作バルブ７２、
７４、７６を操作することにより、図示しないパージガ
ス供給源又は２種類の処理ガスの各供給源からそれぞれ
のガス供給管６６、６８、７０を通してガス供給配管６
２へパージガス又は処理ガスを送給することができる。
図中の符号７８はメータリングバルブ、符号８０はマス
フローコントローラ、８２はフィルタである。

【００２３】また、両処理ユニット１０、１０の板状基
台１４、１４に形設された両排気路２４、２４は、各排
気管８４、８４にそれぞれ連通接続され、両排気管８
４、８４は、排気流路切換えバルブ８６を経て排気用配
管８８に流路接続されており、排気用配管８８を通して
真空ポンプ９０に流路接続されている。排気用配管８８
には、真空計９２、真空バルブ９４及び自動圧力制御器
９６が介挿されており、これらの機器及び真空ポンプ９
０から真空排気ユニット９８が構成されている。そし
て、排気流路切換えバルブ８６を切換え操作することに
より、真空排気ユニット９８に両処理ユニット１０、１
０の両排気路２４、２４を択一的に連通させるように構
成されている。

【００２４】そして、両チャンバ昇降駆動用シリンダ３
０、３０、両基板昇降駆動用シリンダ４４、４４、線路
切換えスイッチ５０、高周波発振電源５４、ガス流路切
換えバルブ６０、ガス供給ユニット６４、排気流路切換
えバルブ８６、真空ポンプ９０及び自動圧力制御器９６
のそれぞれの動作を、所定のシーケンスに従って制御す
るための制御装置１００が設けられている。

【００２５】次に、上記した構成のプラズマ処理装置に
おける動作について説明する。

【００２６】それぞれの処理ユニット１０では、図２に
示すようなシーケンス動作に従ってプラズマ処理が行な
われる。すなわち、まず、処理チャンバ１２及び板状基
台１４が上昇した状態において、処理済みの基板の搬出
と未処理基板の搬入動作行なわれる（ステップＳ１）。
この基板の入れ替えは、例えば３秒間で行なわれる。未
処理基板Ｗの搬入が終わると、処理チャンバ１２及び板
状基台１４が、板状基台１４の下面が基板載置台３６の
下端鍔部３８の上面に密接する位置まで下降し、処理チ
ャンバ１２の内部が気密に閉塞される（ステップＳ
２）。この処理チャンバ１２の下降には、例えば３秒間
かかる。処理チャンバ１２の内部が気密に閉塞される
と、真空排気ユニット９８が作動して、処理チャンバ１
２の内部が真空排気される（ステップＳ３）。この真空
排気動作が、例えば１０秒間行なわれる。そして、真空
排気された処理チャンバ１２の内部へガス供給ユニット
６４から処理ガスが導入され、プラズマ発生ユニット５
６が駆動されて、基板Ｗに対してプラズマ処理が行なわ
れる（ステップＳ４）。尚、このプラズマ処理中も、処
理チャンバ１２の内部は、引き続いて真空排気されてい
る。このプラズマ処理は、例えば２０秒間行なわれ、プ
ラズマ処理が終了すると、ガス供給ユニット６４から処
理チャンバ１２の内部へパージガスが導入され、処理チ
ャンバ１２の内部が大気圧に戻される（ステップＳ
５）。これには、例えば２５秒間かかり、処理チャンバ
１２の内部が大気圧に戻されると、処理チャンバ１２及
び板状基台１４が上昇し、処理チャンバ１２の内部が大
気開放される（ステップＳ６）。この処理チャンバ１２
の上昇には、例えば３秒間かかり、処理チャンバ１２が
上方位置に停止すると、処理済み基板の搬出及び未処理
基板の搬入の最初の動作に戻り、上記と同様の動作が繰
り返される。

【００２７】以上のような一連の処理動作がそれぞれの
処理ユニット１０において繰り返し行なわれるのである
が、シーケンスの１サイクルに要する時間は、合計６４
秒間である。従って、２つの処理ユニット１０、１０に
より、それぞれ１つ設置されたプラズマ発生ユニット５
６、ガス供給ユニット６４及び真空排気ユニット９８を
共用しながら、それぞれ連続して基板のプラズマ処理を
行なっていくためには、両処理ユニット１０、１０にお
けるそれぞれのシーケンス動作の時間的な位相を３２秒
ずらせばよいこととなる。ここで、各シーケンスにおい
て真空排気ユニット９８が使用される時間は、処理チャ
ンバ１２の内部を真空排気する１０秒間と、基板Ｗに対
しプラズマ処理を行なう２０秒間との合計３０秒間であ
る。従って、両処理ユニット１０、１０における各動作
を３２秒、時間的に位相をずらしてそれぞれ進行させる
ようにすれば、図３に示す通り、一方の処理ユニット１
０でのプラズマ処理が終わってから他方の処理ユニット
１０での真空排気が始まるまでの間に２秒の間隔があ
り、この２秒間に真空排気ユニット９８との接続を切り
換えるようにすると、真空排気ユニット９８を共用する
ことが可能になる。同様にして、プラズマ発生ユニット
５６及びガス供給ユニット６４も共有することが可能に
なる。そこで、制御装置１００により所定の処理シーケ
ンスに従って、高周波発振電源５４、ガス供給ユニット
６４及び真空ポンプ９０をそれぞれ制御すると共に、線
路切換えスイッチ５０、ガス流路切換えバルブ６０及び
排気流路切換えバルブ８６を適切なタイミングでそれぞ
れ切換え操作するように制御していくようにすればよ
い。

【００２８】尚、上記実施例では、２つの処理ユニット
に対しプラズマ発生ユニット、ガス供給ユニット及び真
空排気ユニットを共用するようにしているが、処理シー
ケンスの内容によっては、３つ以上の処理ユニットに対
してプラズマ発生ユニット等を共用するようにすること
ができることは言うまでもない。また、上記実施例で
は、プラズマ発生ユニット、ガス供給ユニット及び真空
排気ユニットの全てを２つの処理ユニットに共用してい
るが、それらのうちの１つ或いは２つだけを共用するよ
うにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明のプラズマ処理装置
では、複数の処理チャンバにプラズマ発生手段、ガス供
給手段及び真空排気手段のうちの少なくとも１つが共用
され、かつ、各処理チャンバにおけるプラズマ処理動作
はそれぞれ支障無く行なわれるので、複数の処理チャン
バが設けられたプラズマ処理装置において、その装置性
能を維持しつつ、装置コストの低減化及び装置を占める
スペースの削減化を図ることができる。また、例えばプ
ラズマ発生手段が複数の処理チャンバに共用されること
により、それぞれの処理チャンバにおけるプラズマ処理
の条件が均等されることとなり、この結果、基板の処理
品質の均一化に寄与する。

【００３０】請求項２に係る発明のプラズマ処理装置に
よれば、複数の処理チャンバとプラズマ発生手段との位
置関係の違いによる各処理チャンバ間でのインピーダン
スの変化が無いので、各処理チャンバでの処理条件がよ
り均等化されるため、基板の処理品質がより均一化され
る。

【００３１】請求項３に係る発明のプラズマ処理装置に
よれば、プラズマの発生を行なわせていない処理チャン
バの導電線路を接点に接地すれば、プラズマの発生の開
始時点における処理チャンバの電気的状態が各処理チャ
ンバ間で同一となり、各処理チャンバでの処理条件がよ
り均等化されるため、基板の処理品質の均一化がより促
進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を示し、プラズマ処理装置
の概略構成を配管系統及び電気系統と共に示す図であ
る。

【図２】この発明のプラズマ処理装置の各処理ユニット
におけるシーケンス動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図３】この発明のプラズマ処理装置におけるシーケン
ス動作のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０ 処理ユニット １２ 処理チャンバ １４ 板状基台 １６ ガス導入管 １８ 誘導コイル ２２ 貫通孔 ２６ 排気路 ３０ チャンバ昇降駆動用シリンダ ３６ 基板載置台 ４２ 基板支持部材 ４４ 基板昇降駆動用シリンダ ４８ 導電線路 ５０ 線路切換えスイッチ ５１ 接点 ５２ インピーダンス整合器 ５４ 高周波発振電源 ５６ プラズマ発生ユニット ５８、６２ ガス供給配管 ６０ ガス流路切換えバルブ ６４ ガス供給ユニット ８４ 排気管 ８６ 排気流路切換えバルブ ８８ 排気用配管 ９０ 真空ポンプ ９８ 真空排気ユニット １００ 制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを発生させて基板に所定の処理
   を行なうプラズマ処理装置であって、 ガスの導入部及び排出部を有し密閉可能な複数の処理チ
   ャンバと、 前記処理チャンバの内部にプラズマを発生させるプラズ
   マ発生手段と、 前記処理チャンバの内部へ前記導入部を通してガスを供
   給するガス供給手段と、 前記処理チャンバの内部を、前記排出部を通して真空排
   気する真空排気手段と、を備え、 前記複数の処理チャンバに、前記プラズマ発生手段、前
   記ガス供給手段及び前記真空排気手段のうちの少なくと
   も１つを共用するとともに、 前記プラズマ発生手段により前記複数の処理チャンバの
   内部に択一的にプラズマを発生させるための線路切換え
   手段、前記ガス供給手段により複数の処理チャンバの内
   部へ択一的にガスを供給するためのガス流路切換え手
   段、及び、前記真空排気手段により複数の処理チャンバ
   の内部を択一的に真空排気するための排気流路切換え手
   段のうちの少なくとも１つを備え、 所定のシ−ケンスに従って、前記線路切換え手段、前記
   ガス流路切換え手段及び前記排気流路切換え手段のうち
   の少なくとも１つを制御する制御手段を備えることを特
   徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 複数の処理チャンバとプラズマ発生手段
   とが、各処理チャンバについてのインピーダンスがそれ
   ぞれ等しくなる位置関係で配置された請求項１記載のプ
   ラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 線路切換え手段が、プラズマ発生手段に
   よるプラズマの発生を行なわせていない処理チャンバの
   導電線路を接地させる接点を有する切換えスイッチであ
   る請求項１又は請求項２記載のプラズマ処理装置。