JPS62113420A - プラズマ装置 - 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〕 本発明は主に高集積半導体装置の製造のためのＣＶＤ（
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）装置、エツチング装置、スパンタリング装置等として
用いられるプラズマ装置に関するものである。

〔従来技術〕

電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置は低ガ
ス圧で活性度の商いプラズマを生成することが出来、イ
オンエネルギの広範囲な選択が可能であり、また大きな
イオン電流がとれ、イオン流の指向性、均一性に優れる
などの利点があり、高集積半導体装置の製造に欠かせな
いものとしてその研究、開発が進められている。

第３図はプラズマＣＶＤ装置として構成した従来の電子
サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ装置の縦断面図
、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による横断面図であり
、プラズマ生成室３１の上部壁に設けた石英ガラス板３
１ａにて封止されているマイクロ波導入口３１ｂには他
端部をマグネトロンＭに連結した導波管３２の一端部を
Ｉ９続し、また下部壁におけるマイクロ波導入口３１ｂ
と対向する位置に設けたプラズマ引出口３１ｄに臨ませ
て反応室３３を配設すると共に、プラズマ生成室３１の
外周及びこれに接続した導波管３２の一端部外周にわた
る間には励磁コイル３４を同心状に配設し、プラズマ生
成室３１内で生成せしめたプラズマをプラズマ引出口３
１ｄを通じて、励磁コイル３４にて形成される反応室３
３側に向けて磁束密度が低くなる発散磁界によってホル
ダ３７上の半導体ウェハー等からなる試料３６に投射せ
しめるようになっている。

反応室３３にはその一側壁に設けた挿脱口３３ａに臨ま
せてロードロック室３５が配置されており、このロート
ロック室３５は第４図に示す如く挿脱口３３ａに面して
両側に長く延在する部分３５ａと、その長手方向の中央
部であって、挿脱口３３ａに面してその前方に延在する
部分３５ｂとからなり、平面視では全体として丁字形を
なすよう構成されている。

ロードロック室３５の部分３５ａ内にはその一端部には
複数の試料３６をセットしたローディングカセント３８
ａが、また他端部には試料をセントしていないアンロー
ディングカセット３８ｂが夫々配設され、両力セット、
３８ａ、３８ｂを結んでヘルドコンベヤ３８ｃが設けら
れ、また一方、部分３５ｂ内には先端に試料３６に対す
る挟持機能を備えるホルダ３７を備えたアーム３８ｅが
ロードロック室３５と反応室３３との間を往復移動可能
に配設されており、カセソ）　３８ａからベルトコンベ
ヤ３８ｃ上に移載された試料３６が挿脱口３３ａと対向
する位置に達して停止するとアーム３８ｅが進出し、そ
のホルダ３７にて試料３６を保持し、反応室３３内にお
けるプラズマの被投射位置に前進し、反応室３３内にお
ける成膜が終了するとアーム３８ｅがホルダ３７上の試
料３６を保持して後退してベルトコンベヤ３８ｃ上に戻
し、ヘルドコンベヤ３８ｃにてカセソｌ−３８ｂ側に移
載せしめるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述した如き従来装置にあってはカセット３８
ａから試料３６を取出し、成膜を行った後、カセット３
８ｂに戻す迄の作業において、互いに直交する２方向に
試料を移動するためのアーム３８ｅ、ヘルドコンベヤ３
８ｃを夫々必要とするため、個々に駆動手段が必要で構
成が複雑となり、またロードロック室３５も大嵩となる
などの問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは交叉する２方向への伸縮移動が可能
な第１．第２アームを連接配設してその先端部に試料用
のホルダを固定し、第１゜第２アームの操作によって試
料をロードロック室と、試料に対する成膜、加工等を行
う試料室たる反応室内のプラズマ被投射位置とに往復移
動させ得るようにして、構成の大幅な簡略化、コンパク
ト化を図れるようにしたプラズマ装置を提供するにある
。

本発明に係るプラズマ装置は、試料にプラズマを投射す
る試料室と、該試料室に連設して配置され、試料の交換
口を備えるロードロック室と、試料をホルダに装着して
前記ロードロック室と前記試料室との間を移動する１般
送手段とを具備するプラズマ装置において、前記試料の
搬送手段は、前記ロードロック室と試料室のプラズマ被
投射位置以外の位置とを伸縮移動する第１のアーム部材
と、該第１のアーム部材の先端部に基端部を取り付けら
れ、先端部にホルダを備え第１のアーム部材と交叉する
向きに試料室内のプラズマ被投射位置以外の位置とプラ
ズマ被投射位置との間を伸縮移動する第２のアーム部材
とを具備することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をプラズマＣＶＤ装置として構成した実施例
を示す図面に基づき具体的に説明する。第り図は、本発
明に係るプラズマ装置Ｃ以下本発明装置という）の縦断
面図、第２図は第１図の■−■先による横断面図であり
、図中１はプラズマ生成室、２は導波管、３は試料室を
構成する反応室、４は励磁コイル、５はロードロック室
を示している。

プラズマ生成室１はステンレス鋼製であって周囲壁を２
重構造にして冷却水の通流室１ａを備え、上部壁中央に
は石英ガラス板１ｂにて封止されたマイクロ波の導入口
１ｃを備え、また下部壁中央には、前記マイクロ波導入
口１ｃと対向する位置にプラズマの引出口１ｄを備えて
おり、前記マイクロ波導入口１ｃには導波管２の一端部
が、またプラズマの引出口１ｄにはこれに臨ませて反応
室３が配設され、更にプラズマ生成室１及びこれに連結
された導波管２の一端部にわたってこれらと略同心状に
励磁コイル４が周設せしめられている。

導波管２の他端部はマグネトロンＭに接続されており、
ここで発せられたマイクロ波をマイクロ波導入口１ｃか
らプラズマ生成室１内に導入するようにしである。励磁
コイル４は図示しない直流電源に接続されており、直流
電圧の印加によってプラズマ生成室１内にマイクロ波の
導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成すると
共に、反応室３側に向けて磁束密度が低くなる発散磁界
を形成し、プラズマ生成室１内に生成されたプラズマイ
オンを反応室３内に投射せしめるようになっている。ｌ
ｅ、Ｈは通流室１ａに対する冷却水の給水系、排水系、
Ｉｇ、３ｇはガス供給系である。

反応室３は中空の直方体形に形成され、長手方向の−・
端ｇｌ＋寄りの位置をプラズマ引出口ｌｄ下に臨ませて
配設され、また他端部側寄りの側壁には第２図に示す如
くゲートバルブ３ａにて開閉される連通孔３ｂが設けら
れており、これに臨ませてロードロック室５が連接され
ている９反応室３の側壁には真空ポンプに連なる図示し
ない排気口が設けられており、稼動中はヅ°ラズマ生成
室１と共に常時所定の真空度に設定維持されるようにな
っている。

前記ロードロック室５内には前記連通孔３ｂと対向する
側壁に試料６の搬送手段を構成する第１゜第２アーム部
材８．９が連設配置されている。第１、第２アーム部材
８，９は気密構造に形成され、空気の給排によって伸縮
する蛇腹８ａ、９ａと、蛇腹８ａ、９ａを折り畳み状態
に引き戻す引張りばね８ｂ、９ｂとにて構成されている
。第１アーム部材８にあっては蛇腹８ａの基端部をロー
ドロック室５の側壁内面に開口させたエアパイプ５ａに
臨ませて固定し、また先端部には連結治具８ｃを固定し
てあり、この蛇腹８ａの内側を通して基端をロードロツ
タ室５の側壁に、また先端を連結治具８ｃに連結した状
態で引張りばね８ｂを配設してあり、エアパイプ５ａを
通して蛇腹８ａ内に空気を給排することによって、先端
の連結治具８Ｃ１換言すれば試料６のホルダ７はロード
ロック室５における位置Ａと反応室３におけるプラズマ
が投射されない位置Ｂとの間を往復移動せしめられるよ
うになっている。一方第２アーム部材９にあっては蛇腹
９ａの基端部を連結冶具８ｃに固定し、先端部にはホル
ダ７を固定し、またこの蛇ＩＩ！９ａの内側を通して基
端を連結治具８ｃに、先端をホルダ７に連結した状態で
引張りばね９ｂを配設してあり、蛇腹９ａの基端部には
ロードロック室５の側壁に開口させたエアパイプ５ｂに
一端を連結したフレキシブルパイプ９ｃの他端部が連結
され、蛇１１ｆｉ９ａに対する空気の給排によって、先
端のホルダ７を破線で示す如くに反応室３内で第１アー
ム部材８と直交する方向にプラズマの投射されない位置
Ｂとプラズマの被投射位置Ｃとに水平に往１ｇ移動せし
められるようになっている。ホルダ７は円板状に形成さ
れており、その表面に試料６を静電吸着等の手段にて固
定するようにしである。なおロードロツタ室５にも前記
反応室と同様の給排管が設けられており、必要に応じて
大気圧と反応室３と同程度の真空度とに選択的に設定さ
れるようになっている。その他５ｃは試料６の交換口、
　５ｄは試料交換日用の扉である。

而して上述の如く構成した本発明装置にあっては第１．
第２アーム部材８．９ともに収縮状態に設定した状態に
あっては第２図に一点鎖線で示す如くホルダ７はロート
ロック室５内の交換口５ｃに面して位置するから、ゲー
トバルブ３ａを閉じて連通孔３ｂを封止し、図示しない
給排気管を通じてロートロック室５内を大気圧まで高め
た後、ｉ５ｄを開き、交倹口５ｃを通じてホルダ７上の
試料６を新たな試料６と交換する。試料６のセントが終
了すると＠５ｄを閉しロードロック室５内の空気を排出
し、反応室３と略等しい圧力の真空度に設定した後、ゲ
ートバルブ３ａを開き、まず第１アーム８の蛇腹８ａ内
にエアを供給し、蛇腹８ａを引張りばね８ｂに抗して伸
長させ、ホルダ７をＡ位置から第２図に破線で示す位置
Ｂ、換言すればプラスマ被投射位置以外の位置まで前進
させ、次いでフレキシブルチューブ９ｃを通じて第２ア
ーム部材９の蛇腹９ａ内にエアを供給し、蛇腹９ａを引
張りばね９ｂに抗して最大伸長位置である実線で示す位
置Ｃ１換言すればプラズマ被投射位置まで伸長させる。

これによってホルダ７は第１図に示す如くプラズマ生成
室１のプラズマ引出口１ｄと対向する位置に達し、試料
６はプラズマ引出口１ｄと対向することとなる。プラズ
マ生成室ｌにガス供給系１ｇからＮ２又は０２等のガス
を供給すると共に、励磁コイル４には直流電圧を印加し
、また導波管２を通じてマイクロ波を導入してプラズマ
を生成させ、これを励磁コイル４が形成するプラズマ引
出口１ｄの前方側に向かう発散磁界によって反応室３内
の試料６に投射せしめる。

反応室３内にはガス供給系３ｇを通じてＳｉｌ＋４が所
定の圧力に供給されており、プラズマ生成室１から投射
されくプラズマイオンによって分解され、試料６の表面
に５ｉ０２　（又は５ｉ３Ｎ４）等が蒸着せしめられる
。

成膜作業が終了すれば第２アーム部材９２次いで第１ア
ーム部材８の各蛇腹９ａ　、　８ａ内から排気し、引張
りばね９ｂ、８ｂの引張力により順次的に収縮させ、前
記とは逆にホルダ７をＣからＢ、更にはＡ位置に移動し
、試料６を交換して再び前記した作業を反復してゆく。

〔効果〕

以上の如く本発明装置においてはロードロック室と試料
室との間を伸縮移動可能に設けた第１アーム部材と、こ
の第１アーム部材の先端部にあって、試料室内のプラズ
マが投射されない位置と、プラズマの投射位置とを伸縮
移動する第２アーム部材とを備えているから、単一の搬
送手段にて試料をロードロック室と試料室のプラズマ投
射位置との間を往復移動せしめ得ることとなって、搬送
手段の構成が簡略化され、ロードロック室の小型化が可
能となり、設備コストの低減が図れるなど、本発明は優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図は第１図の■−
■線による横断面図、第３図は従来装置の縦断面図、第
４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による横断面図である。 ｌ・・・プラズマ生成室　２・・・導波管　３・・・反
応室４・・・励磁コイル　５・・・ロードロック室　６
・・・試料７・・・ホルダ　８・・・第１アーム部材　
９・・・第２アーム部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、試料にプラズマを投射する試料室と、該試料室に連
   設して配置され、試料の交換口を備えるロードロック室
   と、試料をホルダに装着して前記ロードロック室と前記
   試料室との間を移動する搬送手段とを具備するプラズマ
   装置において、前記試料の搬送手段は、前記ロードロッ
   ク室と試料室のプラズマ被投射位置以外の位置との間を
   伸縮移動する第１のアーム部材と、該第１のアーム部材
   の先端部に基端部を取り付けられ、先端部にホルダを備
   え、第１のアーム部材と交叉する向きに試料室内のプラ
   ズマ被投射位置以外の位置とプラズマ被投射位置との間
   を伸縮移動する第２のアーム部材とを具備することを特
   徴とするプラズマ装置。