JPH11233291A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
際に、不必要なプラズマ放電を防止し、安定して均一性
の高い処理が行えるプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、サセプタ
13に設けられた孔を貫通するように設けられ、サセプ
タが下降した際にサセプタの上面から突出し、サセプタ
が上昇した際に自重で下降することによりサセプタの孔
に埋没する被処理物16支持用のサセプタピン14と、
サセプタピンの昇降方向を案内するサセプタピンガイド
とを備え、サセプタピン14およびサセプタピンガイド
がセラミックスで形成されたことを特徴とする。
Description
関し、特に装置内での不要なプラズマ放電を防止したプ
ラズマ処理装置に関する。
置の製造工程においてCVD装置、ドライエッチング装
置等に用いられている。以下、CVD装置を例にとりプ
ラズマ処理装置の説明を行う。従来の枚葉式のプラズマ
CVD装置は、内部に反応ガスを導入し基板等の被処理
物表面に成膜を行うチャンバーと、チャンバー内に設け
られた被処理物支持用のサセプタと、サセプタに設けら
れた孔に収容された複数のサセプタピンを有している。
られているサセプタピンの一例を示す断面図である。こ
のサセプタピン1は、ピン本体1a、上部シャフト1
b、下部シャフト1c、スプリング1dから概略構成さ
れている。ピン本体1aは、芯部がアルミニウムからな
り、その周囲がアルミナで被覆されている。上部シャフ
ト1bはハステロイからなる円柱体で、その上端には拡
径部が設けられている。ピン本体1aの下端は、上部シ
ャフト1b上端の拡径部に固定されている。下部シャフ
ト1cは、セラミックスからなる円柱体であり、その上
部には拡径部が設けられ、その上面には凹部が形成され
ている。上部シャフト1bの下端は、下部シャフト1c
に形成された凹部の底面に形成された孔にねじ込まれて
固定されている。上部シャフト1bの周囲にはスプリン
グ1dが設けられている。
けられた孔3の内部に収容されている。このサセプタ2
は被処理物を加熱するための加熱板4、ヒーター5、サ
セプタシールド6から構成されている。ヒーター5とサ
セプタシールド6の間には、ヒーター5の加熱による膨
張を考慮してギャップ7が設けられている。孔3の内壁
面にはサセプタピン1の昇降方向を案内するガイド8が
設けられている。
する。図5に示すように、通常の状態においてはスプリ
ング1dが伸長しており、ピン本体1aの先端はサセプ
タ2の孔3の内部に収容されている。シャフト下部1c
が図中下方から押し上げられると、スプリング1dが縮
められピン本体1aの先端がサセプタ2の上面から突出
する。シャフト下部1cを押し上げる力を解除すると、
スプリング1dが復元し、ピン本体1aの先端がサセプ
タ2の孔3の内部に収容される。
置を用いて被処理物に成膜を行う手順について説明す
る。まず、サセプタピンがサセプタの上面から突出した
状態で、ロボットアーム等により被処理物がチャンバー
内に搬入され、サセプタピン上に支持される。その後、
サセプタピンがサセプタの孔に収容され、被処理物がサ
セプタ上に載置される。次に、被処理物の成膜処理を行
い、成膜処理が終了した後、サセプタピンがサセプタの
上面から突出し、被処理物がサセプタ上からサセプタピ
ン上に移動する。この状態でロボットアーム等により被
処理物が搬出される。
装置を用いてCVD反応を行う場合、サセプタピン1の
周辺には上部シャフト1bやスプリング1d等の金属部
分が存在するため、プラズマ放電がこれらの金属部分か
ら起こる場合があった。本発明者らは実際にCVD作業
中にサセプタピンの下方からチャンバーの底面に向けて
プラズマ放電が生じるのを確認している。その結果、反
応生成物がサセプタピンに析出し、サセプタ昇降時のサ
セプタピンの作動不具合が生じるといった装置の動作不
良につながる問題があった。また、被処理物上での膜生
成速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じると
いった成膜上の問題も生じていた。さらに、ギャップ7
からプラズマ漏れが生じる恐れもあった。
ライエッチング装置においても同様なサセプタピンの構
造からプラズマ放電が起こり、安定したエッチングが行
えない等の同様の問題が懸念されている。上記の点に鑑
み、本発明は、プラズマ処理装置において各種の処理を
行う際に、不必要なプラズマ放電を防止し、安定して均
一性の高い処理が行えるプラズマ処理装置を提供するこ
とをその目的とする。
理装置は、サセプタに設けられた孔を貫通するように設
けられ、サセプタが下降した際にサセプタの上面から突
出し、サセプタが上昇した際に自重で下降することによ
りサセプタの孔に埋没する被処理物支持用のサセプタピ
ンと、サセプタピンの昇降方向を案内するガイドとを備
え、サセプタピンおよびガイドがセラミックスで形成さ
れたことを特徴とする。サセプタピンを絶縁性のセラミ
ックスで構成することで、サセプタピンからのプラズマ
放電を防止するとともに、サセプタピンへの反応生成物
の析出を防止することができる。また、サセプタの上昇
に伴ってサセプタピンが自重で下降するため、従来サセ
プタ上昇時にサセプタピンの位置を初期状態に戻すため
に用いていたスプリングを不要とすることができ、スプ
リングからのプラズマ放電を防止することができる。さ
らに、セラミックス製のガイドを備えることで、ガイド
とサセプタピンとの間の電界も緩和でき、より放電防止
に効果的である。ここで、セラミックスとして使用可能
な材料としては、アルミナ、石英ガラス、アルミナイト
ライド等を例示することができる。
伸縮調節自在に嵌合したシャフトとで構成することがで
きる。その場合、ピン本体とシャフトの嵌合具合を調節
し、サセプタピンの高さを調整できるとともに、ピン本
体が損傷した場合でも容易にピン本体だけを交換して修
復することができる。また、シャフトにその一部が拡径
された拡径部を設け、ガイドを上部ガイドとこの上部ガ
イドに着脱自在に取り付けられた下部ガイドとから構成
し、この下部ガイドにサセプタピンが下降した際にシャ
フトを当接支持するストッパを設けた構造としてもよ
い。このようにガイドを上部、下部に分割した構造とす
ることで、シャフトに拡径部が設けられたサセプタピン
をサセプタに容易に取り付けることができる。
に設けられたサセプタシールドとにより形成される空隙
にプラズマ漏洩防止部材を設けるとよい。これにより、
従来の構造ではプラズマ漏れの恐れのあったギャップを
プラズマ漏洩防止部材により封止することで、プラズマ
処理時に漏れを起こすことはない。さらに、サセプタピ
ンの上端にこのサセプタピンが下降した際にサセプタの
孔を塞ぐキャップを設けることが好ましい。これによ
り、サセプタピンが挿通する孔の中に塵埃や反応生成物
の破片等を入りにくくしてサセプタピンの作動信頼性を
向上させることができる。またそれと同時に、サセプタ
ピンが下降した状態でキャップがサセプタと電気的に接
触するように構成することで、キャップとサセプタの電
位を接触時に等しくすることができ、その結果キャップ
とサセプタ間の放電を防止することができる。
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに
限定されるものではない。図1は本実施の形態のプラズ
マCVD装置(プラズマ処理装置)を示す断面図であ
り、図2は、本プラズマCVD装置のサセプタピン部分
を示す断面図である。図1に示すように、このプラズマ
CVD装置10は、チャンバー11、RF電極12、サ
セプタ13、サセプタピン14およびチャンバー11内
の減圧状態を保ちながらサセプタ13を上下動させるた
めのベローズ15から概略構成されている。
であり、その上部にRF電極12が設置されている。サ
セプタ13は、チャンバー11の内部に収容される直方
体状のステージ13aと、ステージ13aの下面に設け
られ、チャンバー11の底板を貫通してチャンバー11
外部に延びるサセプタシャフト13bから構成されてい
る。ステージ13aの上面には基板16(被処理物)が
保持されるようになっている。また、ステージ13a上
の基板16が配置される部分にはその厚み方向に貫通す
る複数個の孔部が設けられ、これらの孔部内にはサセプ
タピン14、14…がそれぞれ設けられている。チャン
バー11には図示しないガス導入口が設けられ成膜に使
用するガスを導入できるようになっている。
ン本体22とシャフト23から概略構成されている。ピ
ン本体22とシャフト23はともにアルミナで構成さ
れ、ピン本体22の下端はシャフト23の上端に設けら
れた孔に伸縮調節自在に嵌合されている。
ー26、サセプタシールド27からなるサセプタ13に
設けられた孔28に収容されており、シャフト23はサ
セプタ13が上昇した状態で孔28内を自重で下降する
だけの重量を持っている。孔28の内壁面にはサセプタ
ピン14の昇降方向を案内するアルミナ製の上部ガイド
30および下部ガイド31が備えられており、上部ガイ
ド30と下部ガイド31でガイド32を構成している。
下部ガイド31は上部ガイド30に螺着され着脱自在に
取り付けられている。この下部ガイド31の下端には孔
28の内部に向けて突出するストッパ31aが備えられ
ており、ストッパ31aはシャフト23の中央部付近に
設けられた拡径部23aを当接支持するようになってい
る。
部ガイド31により形成される空隙にはプラズマ漏洩防
止部材33が充填され、プラズマ漏洩を防止し、ヒータ
ー26が膨張した際の緩衝材の役目をはたすと同時に、
絶縁状態を保持するようになっている。このプラズマ漏
洩防止部材33は、アルミナやアルミナイトライド等の
セラミックスから構成されている。
示す断面図である。サセプタピン14のピン本体22の
先端部分には孔28の開口部を塞ぐようにキャップ24
が設けられている。キャップ24は芯部がアルミニウム
からなり、その周囲がアルミナ24aで被覆されてお
り、その底面に設けられた凹部にピン本体22の上端が
嵌合されている。加熱板25も同様にアルミニウムの周
囲がアルミナ25aで被覆されている。また、図3に示
すように、キャップ24と加熱板25の接触部分はアル
ミナで被覆されず、アルミニウムの面同士が直接接触す
るようになっている。
14の動きについて図1、図2および図4を用いて説明
する。初期状態では、サセプタピン14は図4に示すよ
うな状態にある。すなわち、サセプタ13が下降した状
態ではサセプタピン14のシャフト23の下面がチャン
バー11の底板に当接するため、サセプタピン14はサ
セプタ13の上面から突出した状態になっている。この
状態においてロボットアーム等を用いて基板16の搬入
が行われる。図4の状態から、サセプタ13が上昇する
と、サセプタピン14はその自重によりガイド32に案
内され孔28内を降下していく。すると、図2に示すよ
うにシャフト23の拡径部23aがストッパ31aに当
接支持され、キャップ24が孔28の上端開口部を塞ぐ
と同時に、基板16がサセプタ13上にセットされる。
すように基板16をRF電極12に近接させ、所定の距
離に保持する。この状態で成膜処理を行う。成膜処理終
了後、サセプタ13がチャンバー11内を下降すると、
サセプタピン14のシャフト23の下端がチャンバー1
1の底板に当接する。さらにサセプタ13がチャンバー
11内を下降すると、サセプタピン14はガイド32に
案内され孔28内を上昇する。これにより図4に示すよ
うにサセプタピン14が基板16をサセプタ13から持
ち上げ、基板16とサセプタ13が離間する。この状態
でロボットアーム等を用いて基板16の搬出が行われ
る。
は、サセプタピン14を構成する部材全てを絶縁性のア
ルミナで構成したので、サセプタピン14からのプラズ
マ放電を防止することができる。また、サセプタ13の
上昇に伴ってサセプタピン14が自重で下降するため、
従来サセプタ13上昇時にサセプタピン14の位置を初
期状態に戻すために用いていたスプリングを不要とする
ことができる。これにより、サセプタピン14の周辺の
金属製の部品を排除することができ、サセプタピン14
の周辺でのプラズマ放電を防止するとともに、サセプタ
ピン14への反応生成物の析出を防止することができ
る。このため、サセプタ13昇降時のサセプタピン14
の作動不具合が生じるといった装置の動作不良が起こる
ことはない。従って、装置のメンテナンスに要する時間
や手間を削減することができる。
のプラズマ放電を防止することにより、基板16上での
膜生成速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じ
るといった成膜上の問題が起こることはない。これによ
り、製品の歩留まりを向上させることができる。さら
に、アルミナ製のガイド32を備えることで、ガイド3
2とサセプタピン14との間の電界も緩和でき、より放
電防止に効果的である。
体22を伸縮調節自在に嵌合したシャフト23とからな
ることで、ピン本体22とシャフト23の嵌合具合を調
節し、サセプタピン14の高さを調整できるとともに、
ピン本体22が損傷した場合でも容易にピン本体22だ
けを交換して修復することができる。また、本実施の形
態のプラズマCVD装置10は、下部ガイド31が上部
ガイド30に着脱自在に取り付けられているので、シャ
フト23に拡径部23aが設けられていても、先に上部
ガイド30内にシャフト23を収納し、その後下部ガイ
ド31を上部ガイド30に取り付けるという手順をとる
ことで、容易に装置の組立を行うことができる。
は、サセプタ13とガイド32とサセプタシールド27
とにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材33が
設けられているので、従来の構造においてはプラズマ漏
れの恐れのあった空隙をプラズマ漏洩防止部材33によ
り封止することで、空隙からのプラズマ漏洩を防止する
ことができる。さらに、サセプタピン14の上端にこの
サセプタピン14が下降した際に孔28を塞ぐキャップ
24が設けられることで、孔28の中に塵埃や反応生成
物の破片等を入りにくくしてサセプタピン14の作動信
頼性を向上させることができる。また、サセプタピン1
4が下降した状態でキャップ24が加熱板25と電気的
に接触するように構成することで、キャップ24と加熱
板25の電位が接触時に等しくなり、両者間の放電を防
ぐことができる。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態ではプラズマ漏洩防止部材33は、ア
ルミナやアルミナイトライド等のセラミックスから構成
されているが、これ以外にも石英ガラス、アルミナ溶射
膜(ローカイドコード)等の材料を用いても差し支えな
い。また、上記の説明はCVD装置を用いて行ったが、
その他ドライエッチング装置等にも本発明のサセプタ部
の構成を適用することができる。
置は、サセプタピンおよびガイドを絶縁性のセラミック
スで構成することで、サセプタピンおよびその周辺での
プラズマ放電を防止するとともに、サセプタピンへの反
応生成物の析出を防止することができる。このため、サ
セプタ昇降時のサセプタピンの作動不具合が生じるとい
った装置の動作不良が起こることはない。従って、装置
のメンテナンスに要する時間や手間を削減することがで
きる。
ラズマ放電を防止することにより、被処理物上での処理
速度や膜質の低下、面内分布の不均一化等が生じるとい
った処理上の問題が起こることはない。これにより、製
品の歩留まりを向上させることができる。
で構成した場合、サセプタピンの高さを調整できるとと
もに、ピン本体が損傷した場合でも容易にピン本体だけ
を交換して修復することができる。また、ガイドを上部
ガイドと下部ガイドとから構成し、下部ガイドを上部ガ
イドに着脱自在とすることで、シャフトに拡径部の設け
られたサセプタピンをサセプタに容易に取り付けること
ができる。
ドとにより形成される空隙にプラズマ漏洩防止部材を設
けることで、プラズマ漏れを起こすことはない。さら
に、サセプタピンの上端にキャップを設けることで、サ
セプタピンの作動信頼性を向上させるとともに、サセプ
タピンが下降した状態でキャップがサセプタと電気的に
接触するように構成することで、キャップとサセプタ間
の放電を防止することができる。
面図である。
示す断面図である。
図である。
図である。
サセプタピンの一例を示す断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 サセプタに設けられた孔を貫通するよう
に設けられ、前記サセプタが下降した際に前記サセプタ
の上面から突出し、前記サセプタが上昇した際に自重で
下降することにより前記サセプタの孔に埋没する被処理
物支持用のサセプタピンと、前記サセプタピンの昇降方
向を案内するガイドとを備え、前記サセプタピンおよび
ガイドがセラミックスで形成されたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項2】 前記サセプタピンがピン本体と該ピン本
体を伸縮調節自在に嵌合したシャフトとからなることを
特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項3】 前記シャフトにその一部が拡径された拡
径部が設けられ、前記ガイドが上部ガイドと該上部ガイ
ドに着脱自在に取り付けられた下部ガイドとからなり、
該下部ガイドに前記サセプタピンが下降した際に前記シ
ャフトを当接支持するストッパが設けられたことを特徴
とする請求項2記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項4】 前記サセプタと前記ガイドと前記サセプ
タの下側に設けられたサセプタシールドとにより形成さ
れる空隙にプラズマ漏洩防止部材が設けられたことを特
徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項5】 前記サセプタピンの上端に該サセプタピ
ンが下降した際にサセプタの前記孔を塞ぐキャップが設
けられ、前記サセプタピンが下降した状態で前記キャッ
プが前記サセプタと電気的に接触することを特徴とする
請求項1記載のプラズマ処理装置。
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