JPH08330285A

JPH08330285A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH08330285A
Application number: JP7160076A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Koyama; 芳弘小山; Yasuhiro Mizohata; 保▲廣▼ 溝畑; Sadao Hirae; 貞雄平得
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】処理チャンバの内部でプラズマ発生中に発し
た紫外光が処理チャンバ外へ放出されるのを防止し、又
は、処理チャンバ外へ放出される紫外光を減衰させ、処
理チャンバの周囲でオゾンが発生しないようにし、又
は、オゾンの発生を微量に抑えることができる装置を提
供する。【構成】絶縁性材料からなる処理チャンバ１０の壁面
９２を、紫外光を透過しないか又は透過しにくい材質に
より形成する。

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
置は、例えば特開昭６３−２６００３０号公報やＵ．
Ｓ．Ｐ．５，３４６，５７８などに開示されているよう
に、石英ガラス等の絶縁性材料によって形成され密閉可
能な処理チャンバ、この処理チャンバの外面側に配設さ
れた電極や誘導コイルのプラズマ発生部材（プラズマ
源）、このプラズマ発生部材にインピーダンス整合器を
介して高周波電圧を印加して処理チャンバの内部にプラ
ズマを発生させる高周波電源、処理チャンバの内部へ処
理ガスを供給するガス供給ユニット、処理チャンバの内
部を真空排気する真空排気ユニットなどを備えて構成さ
れている。そして、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
に閉塞し、処理チャンバの内部を真空排気してから、真
空排気を継続しなが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処理チャ
ンバの内部にプラズマを発生させ、そのプラズマ雰囲気
を基板の表面へ供給して基板の処理が行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したプラズマ処理
工程においては、プラズマ発生中に処理チャンバの内部
から紫外線（４００〜３８０ｎｍを上限とし１ｎｍ位ま
での波長範囲の電磁波）を発する。そして、処理チャン
バの壁面は、従来、透明な石英ガラスで出来ているた
め、処理チャンバの内部で発した紫外光は、処理チャン
バの壁面を透過して処理チャンバ外へ放出され、この紫
外光（波長１８５ｎｍ）により処理チャンバの周囲の空
気中の酸素Ｏ₂が分解されて酸素原子Ｏが生成され、酸
素原子Ｏが他の酸素分子Ｏ₂等と衝突してオゾンＯ₃が生
成される。ここで、プラズマ源には、上記したように、
電極を利用した容量結合型のものと、コイルを利用した
誘導結合型のものとがあるが、特に、誘導結合型プラズ
マ源では、圧力及び印加電力を適切に設定することによ
り高密度プラズマを発生させることができる一方、その
際に強い紫外光を発し、それにともなって処理チャンバ
の周囲に高濃度のオゾンが生成されることとなる。

【０００４】ところが、オゾンは、一種の臭気があり、
酸化作用が強く、毒性があり、特に高濃度のオゾンは呼
吸器を侵し、また、例え微量でも長期間吸入すると危険
であり、このため、装置周辺に居る作業者にとって有害
である。従って、処理チャンバの周囲で発生したオゾン
は、外部に漏れないように排気し、その排気ガスを除害
装置により無害にしてから大気中へ放出する必要がある
が、この対策にはコストがかかり、また、処理チャンバ
の周辺に排気フードや排気ダクトなどの排気設備を設け
る必要があるために装置周辺が煩雑になる、といった問
題点がある。

【０００５】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、処理チャンバの内部でプラズマ発生
中に発した紫外光が処理チャンバ外へ放出されるのを防
止し、もしくは、処理チャンバ外へ放出される紫外光を
減衰させ、これにより、処理チャンバの周囲でオゾンが
発生しないようにし、もしくは、例えオゾンが発生して
もそれを微量に抑え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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
処理チャンバ、プラズマ発生部材、高周波電源、処理ガ
ス供給手段及び真空排気手段を備えたプラズマ処理装置
において、絶縁材料によって形成される処理チャンバの
壁面の全部又は一部を、紫外光を透過しないかもしくは
透過しにくい材質により形成し、又は、処理チャンバの
壁面の全部又は一部に紫外光を透過しないかもしくは透
過しにくい被膜を塗布形成しもしくは貼着したことを特
徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明は、処理チャンバ、プ
ラズマ発生部材、高周波電源、処理ガス供給手段及び真
空排気手段を備えたプラズマ処理装置において、絶縁材
料によって形成される処理チャンバの内壁面の全部又は
一部を、紫外光を散乱させる表面形状としたことを特徴
とする。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１又は請求
項２記載のプラズマ処理装置において、処理チャンバの
壁面の一部に覗き窓を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に係る発明のプラズマ処理装置では、
処理チャンバの内部でプラズマ発生中に紫外光を発して
も、その紫外光は処理チャンバ外へ放出されず、或い
は、処理チャンバ外へ放出される紫外光が減衰される。
このため、処理チャンバの周囲でのオゾンの発生が起こ
らず、或いは、オゾンの発生が低減される。

【００１０】請求項２に係る発明のプラズマ処理装置で
は、処理チャンバの内部でプラズマ発生中に紫外光を発
しても、その紫外光は処理チャンバの内壁面において散
乱し、処理チャンバの壁面を透過して処理チャンバ外へ
出てくる紫外光の強度が弱められる。このため、処理チ
ャンバの周囲で発生するオゾンの量が少なく抑えられ
る。

【００１１】請求項３に係る発明のプラズマ処理装置で
は、覗き窓を通し、処理チャンバの内部に発生したプラ
ズマの様子を観察することができる。

【００１２】

【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。

【００１３】最初に、図２に示す概略構成図により、プ
ラズマ処理装置の全体の構成を説明する。このプラズマ
処理装置は、絶縁性材料によって壁面が形成され半球状
をなす処理チャンバ１０を有し、処理チャンバ１０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１２上に載設され、処理チャンバ１０の下端面と
板状基台１２の上面とが気密に接合している。処理チャ
ンバ１０の上部には、ガス導入管１４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１０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
１６が配設されている。板状基台１２には、処理チャン
バ１０の内部空間に連通する円形状の凹部１８が形成さ
れており、その凹部１８の底面に貫通孔２０が形設され
ている。また、板状基台１２には、凹部１８の内周面に
環状通路２２が形設されており、その環状通路２２に連
通する排気路２４が形成されている。

【００１４】そして、このプラズマ処理装置では、図１
に装置の一部を縦断面図で示すように、処理チャンバ１
０の壁面９２が、紫外光を透過しないか或いは透過しに
くい材質、例えばセラミック材によって形成されてい
る。尚、図１では、誘導コイル１６や基板支持部材４０
などの図示を省略しており、また、図２とは板状基台１
２の形状などが多少異なっているが、同一機能を有する
構成部分には、図２で用いた符号と同一符号を付してい
る。また、処理チャンバ１０には、その壁面の一部に石
英ガラス板が嵌め込まれて覗き窓９４が設けられてい
る。そして、この覗き窓９４を通し、処理チャンバ１０
の内部に発生したプラズマの様子を観察することができ
るようになっており、覗き窓９４に対向するように処理
チャンバ１０外に、特定波長を検出してプラズマ処理の
終点を判定するための検出器９６が配設されている。
尚、覗き窓９４に紫外線遮蔽フィルタを設けておくよう
にしてもよく、このようにしておけば、処理チャンバ１
０の内部で発した紫外光が覗き窓９４を透過して観察者
の眼を痛める、といった心配が無くなる。

【００１５】上記したように処理チャンバ１０の壁面９
２自体を、セラミック材のような紫外光を透過しないか
もしくは透過しにくい材質で形成する代わりに、処理チ
ャンバの壁面は、従来と同様に石英ガラス製とし、その
処理チャンバの外壁面の全部又は一部に、紫外光を透過
しないか或いは透過しにくい紫外線吸収材を塗布して紫
外線吸収被膜を形成するようにしてもよい。尚、紫外線
吸収被膜が可視光に対して透明であれば、図１に示すよ
うな覗き窓を設ける必要は無い。また、処理チャンバの
壁面を石英ガラス製とし、その処理チャンバの内壁面の
全部又は一部を、処理チャンバ内部で発した紫外光を散
乱させる表面形状とするようにしてもよい。例えば、透
明な石英ガラス製処理チャンバの内壁面をサンドブラス
ト加工して、壁面を不透明ないしは半透明とするように
してもよい。

【００１６】板状基台１２は、架台２６上に、架台２６
の下面側に固設されたチャンバ昇降駆動用シリンダ２８
の、架台２６を貫通して上下方向へ往復移動するピスト
ン棒３０によって支持されているとともに、架台２６上
に垂設されたガイド棒３２に摺動自在に係合して保持さ
れている。そして、シリンダ２８が駆動することによ
り、処理チャンバ１０と板状基台１２とが一体となっ
て、ガイド棒３２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。

【００１７】板状基台１２の貫通孔２０には、基板載置
台３４が挿通されており、基板載置台３４は、架台２６
上に、支柱３８を介して支持され固定されている。基板
載置台３４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３４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４０を備えてい
る。基板支持部材４０は、架台２６の下面側に固設され
た基板昇降駆動用シリンダ４２の、架台２６を貫通して
上下方向へ往復移動するピストン棒４４に連結されてい
る。

【００１８】この実施例のプラズマ処理装置では、上記
したように、基板載置台３４が固定され、処理チャンバ
１０及び板状基台１２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１０及び板状基台１２が上方
へ移動した位置において、図示しない基板移載機構によ
って未処理の基板Ｗがプラズマ処理装置へ搬入され、上
昇位置にある基板支持部材４０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４０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３４の基
板載置面へ移載される。その後に、処理チャンバ１０及
び板状基台１２が下方へ移動し、板状基台１２の下面が
基板載置台３４の下端鍔部３６の上面に密接して、処理
チャンバ１０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１０及び板状基台１
２が上方へ移動することによって処理チャンバ１０の内
部が大気開放され、プラズマ処理装置からの処理済み基
板の搬出が行なわれるようになっている。

【００１９】処理チャンバ１０の外面に配設された誘導
コイル１６は、導電線路４６により、インピーダンス整
合器４８を経て高周波発振電源５０に電気接続されてい
る。また、処理チャンバ１０のガス導入管１４は、ガス
供給配管５４によりガス供給ユニット５６に流路接続さ
れている。ガス供給ユニット５６は、ガス供給配管５４
にそれぞれ連通接続されたパージガス供給管５８と２種
類の処理ガスの各供給管６０、６２とを有しており、そ
れぞれのガス供給管５８、６０、６２に介挿されたエア
ー操作バルブ６４、６６、６８を操作することにより、
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５８、６０、６２を通してガス供
給配管５４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７０はメータリングバルブ、７２はマス
フローコントローラ、７４はフィルタである。

【００２０】また、板状基台１２に形成された排気路２
４は、排気管７６に連通接続され、排気管７６は、排気
用配管７８に流路接続されており、排気用配管７８を通
して真空ポンプ８０に流路接続されている。排気用配管
７８には、真空計８２、真空バルブ８４及び自動圧力制
御機８６が介挿されており、これらの機器及び真空ポン
プ８０から真空排気ユニット８８が構成されている。そ
して、チャンバ昇降駆動用シリンダ２８、基板昇降駆動
用シリンダ４２、高周波発振電源５０、ガス供給ユニッ
ト５６、真空ポンプ８０及び自動圧力制御機８６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９０が設けられている。

【００２１】次に、上記した構成のプラズマ処理装置に
おける動作を、アッシング処理する場合を例にとって説
明する。

【００２２】まず、処理チャンバ１０及び板状基台１２
が上昇した状態において、表面にフォトレジスト膜が被
着された基板Ｗが、処理チャンバ１０の内部へ搬入さ
れ、基板載置台３４の基板載置面に載置される。基板Ｗ
が基板載置台３４上に載置されると、図２に示すよう
に、処理チャンバ１０及び板状基台１２が、板状基台１
２の下面が基板載置台３４の下端鍔部３６の上面に密接
する位置まで下降し、処理チャンバ１０の内部が気密に
閉塞される。処理チャンバ１０の内部が気密に閉塞され
ると、真空排気ユニット８８が作動して、処理チャンバ
１０の内部が真空排気される。次いで、真空排気された
処理チャンバ１０の内部へガス供給ユニット５６から処
理ガス、酸素ガス等を導入しながら、真空排気を継続し
て処理チャンバ１０の内部を所望の真空圧、例えば数十
ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒに保つ。そして、プラズマ発生
ユニット５２が駆動されて、処理チャンバ１０の内部に
プラズマが発生し、基板Ｗに対してアッシング処理が施
される。処理が終了すると、ガス供給ユニット５６から
処理チャンバ１０の内部へ窒素ガス等のパージガスが導
入され、処理チャンバ１０の内部が大気圧に戻される。
処理チャンバ１０の内部が大気圧に戻されると、処理チ
ャンバ１０及び板状基台１２が上昇し、処理チャンバ１
０の内部が大気開放される。処理チャンバ１０が上方位
置に停止すると、処理チャンバ１０の内部から処理済み
基板が搬出されるとともに、次に処理しようとする基板
が搬入され、最初の動作に戻って上記と同様の動作が繰
り返される。

【００２３】そして、このプラズマ処理装置では、処理
チャンバ１０の内部でプラズマ発生中に紫外光を発して
も、セラミック材で形成された壁面９２によって（石英
ガラスによって形成された処理チャンバの外壁面に紫外
線吸収被膜を塗布形成したときは、紫外線吸収被膜によ
って）紫外光が遮蔽され、図１に一点鎖線で示した範囲
９８では紫外光が処理チャンバ１０外へ放出されない。
このため、処理チャンバ１０の周囲でのオゾンの発生が
起こらず、或いは、オゾンの発生が低減される。尚、石
英ガラスによって形成された処理チャンバの内壁面をサ
ンドブラスト加工したときは、処理チャンバの内部でプ
ラズマ発生中に発した紫外光は、処理チャンバの内壁面
において散乱し、処理チャンバの壁面を透過して処理チ
ャンバ外へ出てくる紫外光の強度が弱められ、処理チャ
ンバの周囲で発生するオゾンの量が少なく抑えられるこ
ととなる。

【００２４】尚、上記実施例では、プラズマ源として誘
導コイル１６を用いたが、プラズマ源として電極を用い
るようにしてもよい。また、処理チャンバの形状など
も、図示例のものに限定されない。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係る発明のプラズマ処理装置
を使用すれば、処理チャンバの内部でプラズマ発生中に
発した紫外光が処理チャンバ外へ放出されず、或いは、
処理チャンバ外へ放出される紫外光が減衰され、このた
め、処理チャンバの周囲でのオゾンの発生が起こらず、
或いは、オゾンの発生が低減されるので、装置周辺に居
る作業者に対して害を与えたりすることがなく、作業環
境の安全性を確保することができ、また、オゾン対策の
ための排気設備や除害装置が不要となって、経済的に有
利であるとともに、装置周辺が煩雑化するのも避けるこ
とができる。

【００２６】請求項２に係る発明のプラズマ処理装置を
使用すれば、処理チャンバの内部でプラズマ発生中に発
した紫外光処理チャンバの内壁面において散乱し、処理
チャンバの壁面を透過して処理チャンバ外へ出てくる紫
外光の強度が弱められ、このため、処理チャンバの周囲
で発生するオゾンの量が少なく抑えられるので、請求項
１に係る発明と同様に、装置周辺に居る作業者に対して
害を与えたりすることがなく、作業環境の安全性を確保
することができ、また、オゾン対策のための排気設備や
除害装置が不要となって、経済的に有利であるととも
に、装置周辺が煩雑化するのも避けることができる。

【００２７】請求項３に係る発明のプラズマ処理装置を
使用すると、処理チャンバの内部に発生したプラズマの
観察を支承無く行なうことができることとなる。

【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
の一部を示す縦断面図である。

【図２】プラズマ処理装置全体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。

【符号の説明】

１０処理チャンバ１２板状基台１４ガス導入管１６誘導コイル２０貫通孔２４排気路２８チャンバ昇降駆動用シリンダ３４基板載置台４８インピーダンス整合器５０高周波発振電源５２プラズマ発生ユニット５６ガス供給ユニット７６排気管８８真空排気ユニット９２セラミック材によって形成された壁面９４覗き窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性材料によって壁面が形成され、ガ
スの導入部及び排出部を有し密閉可能な処理チャンバ
と、この処理チャンバの外面側に配設されたプラズマ発生部
材と、このプラズマ発生部材に高周波電圧を印加する高周波電
源と、前記処理チャンバの内部へ前記ガス導入部を通して処理
ガスを供給する処理ガス供給手段と、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たプラズマ処理装置におい
て、前記処理チャンバの壁面の全部又は一部を、紫外光を透
過しないかもしくは透過しにくい材質により形成し、又
は、処理チャンバの壁面の全部又は一部に紫外光を透過
しないかもしくは透過しにくい被膜を塗布形成しもしく
は貼着したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】絶縁性材料によって壁面が形成され、ガ
スの導入部及び排出部を有し密閉可能な処理チャンバ
と、この処理チャンバの外面側に配設されたプラズマ発生部
材と、このプラズマ発生部材に高周波電圧を印加する高周波電
源と、前記処理チャンバの内部へ前記ガス導入部を通して処理
ガスを供給する処理ガス供給手段と、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たプラズマ処理装置におい
て、前記処理チャンバの内壁面の全部又は一部を、紫外光を
散乱させる表面状態としたことを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項３】処理チャンバの壁面の一部に覗き窓が設
けられた請求項１又は請求項２記載のプラズマ処理装
置。