JPS63114976A - 基板電極機構 - 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〕 本発明は例えばＣＶＤ装置における基板電極機構に関す
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

第９図は、第１の従来例によるＣＶＤ＠置■を示し、ウ
ェハー艷は複数枚、冑つントされているが、−枚だけを
マウントするだけでも以下の問題は同様である。

ウェハー艷をその表面にマウンドしたステージ本体＠υ
はアースシールド曽と共に回転伝達機構θυを介してモ
ーター弼により回転駆動される。ステ−ジ本体却とアー
スシールド＠２は絶縁碍子關によりミ気的に絶縁されて
おシ、ステージ本体（８１１にはＤＣ’又は几Ｆ［、力
導入部弼（回転接触式、コンデンサーカップリング式等
の方法がある）によｆｉ　ＤＣ又はＲＦ　を力が印加さ
れる。回転の際の真空シール及び回転軸の芯プレ防止は
真空槽壁（財）の開口に嵌着された真空回転シール□□
□によって行なわれる。

（シール方法には０リングシール、ウィルソンシール又
は磁性流体シール等が用いられる）。

ステージ本体Ｈには加熱ヒーター、冷却水路の両方又は
片方が設けられておりヒーター電力、冷却水の導入は導
入部（至）（ａ−タリージ璽インド等）により行なわれ
る。第１０図は第２の従来例ｑ′を示すが第９図の従来
例田との差異は加熱ヒーター機構（９２をステージ本体
（８１）とは切り離して真空槽（財）に固定して設置し
ている点であり、回転に関する機構等は同様である。な
お、第９図に対応する部分については同一の符号を付す
ものとする。

然るに第９図やアースシールド機構を付加した第１０図
の機構においてステージ本体（８１１にＢＰ電力を与え
真空槽内にグロー放電によるプラズマを発が本書では同
じとみなして説明を進める〕に実効的に発生するＤＣバ
イアスを可変とするにはＲＦ電力自体を変化させるか、
別にＲＦｔ力伝達回路内にステージ機構全体のインピー
ダンスを変化させる機構（コンデンサー、コイル、抵抗
等）を設ける等、電気的に変化させるしか方法がない。

また、ＤＣ又はＲＦ［力導入部（ハ）には回転体に電力
を供給するための機構が採用されなければならずこの保
守、点検の面でも難点がある。また、インピーダンスを
変化させる機構の要素としてのコンデンサー、コイル、
抵抗に特性変化などがあってはＤＣバイアスの微妙な調
整は困難となる。

また、成膜やエツチング等の処理を行なった場合、ステ
ージ本体（８１＋表面のみならず第９図ではアースシー
ルドりの表面全体及び真空槽壁（財）が、また第１θ図
ではステージ本体Ｑ３１１裏側やヒーターアッセンブリ
田表面等に成膜物質や反応ガス等が付着堆積し、汚染さ
れるが、このような場合はクリーニングかやシにくい。

また第９図の場合では適当な反応性ガスや不活性ガスを
真空槽内に導入してプラズマをステージ本体ｇ３Ｄ表面
にＲＦ’（又はＤＣ）電力を印力口することにより発生
し、クリーニングしたとしてもステージ本体３Ｄ表面及
びプラズマにさらされている近傍の構成材表面はクリー
ニングされるが前記のような箇所はされにくい。（プラ
ズマが発生しない、またはしても極めて密度が薄い）。

更にまた、第９図の従来例ではステージ本体Ｃ１１をア
ースシールド［Ｆ］２と共に回転させるので回転体の重
量が大きく、回転トルクの大きなモータ（ト）を必要と
する。またステージ本体＠Ｄ及びヒータ電力や冷却水の
導入部形状が複雑になり取シ外しのメンテナンス等が厄
介である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来の以上の種々の問題を一挙に解決し、機能
性にすぐれた基板電極機構を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の目的は、減圧槽の壁部に固定された電極部材；該
電極部材を摺動かつ回転自在に挿通する駆動軸；該駆動
軸の前記減圧槽側の端部に固定された板状の基板ホルダ
ー；前記駆動軸をその軸方向に駆動するための直線駆動
装置；前記駆動軸を回転させるための回転駆動装置から
成ることを特徴とする基板電極機構によりて達成される
。

〔作　用〕

電極部材（ＲＦ＠圧を印加されている）に対し基板（ウ
ェハー〕を支持する基板ホルダを相対的に移動して相互
間の距離を変えるだけで、基板ホルダ表面、従ってその
上にマウントされた基板表面に発生するり、Ｃバイアス
を変えることができる。

距離に応じてＤＣバイアスを変えることができるので、
その調節は容易であシ、従来例のような几Ｆ１！力部に
回転体に電力を供給する機構を用いることが、不要とし
得る。よって全体の構成を単純化でき保守、点検のイン
ターバルを長くし得るものとする。

また電極部材と基板ホルダとの間の距離が所定値以下に
あるときはプラズマは基板ホルダの上方、もしくは基板
ホルダに関し電極部材とは反対側の空間に発生し、これ
により基板ホルダの基板を支持させる万の面及びこれに
近在する各部材をプラズマによりクリーニングする。

次いで、電極部材と基板ホルダとの間の距離を所定値以
上にするとプラズマは電極部材と基板ホルダとの間の空
間内へと転移し、王として基板ホルダの背面及び電極部
材の上面（従来、クリーニングしにくかった部所）がプ
ラズマによりクリー二ングされる。勿論、このときプラ
ズマが及ぶ他の部所もクリーニングされる。

また、基板ホルダは板状で６Ｊ）、第１従来例のように
アースシールド、あるいは電極部材も共に回転させる必
要はなく、このような軽量とし得る基板ホルダのみを回
転させるだけでよいので回転駆動装置の負荷を小さくす
ることができる。基板ホルダの回転により、これに載置
されているウェハーに形成される薄膜の均一性が得られ
るのは従来と同様である。

（以下余白） 〔実施例〕 以下、本発明の実施例によるＣＶＤ装置について図面を
参照して説明する。

第１図は本実施例のＣＶＤ装置の全体を示すが、図にお
いて真空槽（１）の−側端壁部には反応ガス導入用ノズ
ル（２）が取シ付けられ、他端側の底壁部には排気孔（
３）が形成されている。排気孔（３）は排気パイプ（４
）及びメインダクト（５〕を介して図示しない排気装置
に接続されている。また、他側壁部にはウェハー取出用
の開口σＱが形成され、これは図示せずとも気密なゲー
トバルブにより開閉自在となっている。

真空槽（１）の下方には本発明に係わる上下回転駆動機
構（６）が配設され、カバー（７）はこれを覆りている
。これらは真空槽（１）に対し固定され、また真空槽（
１）は架台側（部分的に図示）にボルト６υにょシ固定
されている。

真空槽（１）内には第２図及び第３図に明示されるよう
に円板形状のサセプター（９）が臨んでおり、この直下
にはステージ本体（８）が配設され、その外周縁部にお
いて、絶縁フランジＱηを介して、これと同心的に配設
されたアースシールド体ＤＣ）Ｋボルト図により気密に
固定されている。アースシールド体（ＩＩは外周縁部で
気密にボルト（４３にょシ真空槽（１）の底壁部Ｑ４に
固定されでいる。アースシールド体αＱの上面には石英
製リング（至）が貼着されている。

サセプター（９）には、これと一体的にその中心部で回
転軸に）が固定されておシ、ステージ本体（８）の中心
孔（８ａ）を挿通して、べａ−（ト）を有する真空回転
シール装置αηにより気密に、かつ回転可能に支承され
ている。真空回転シール装置０ηは更に上下一対のベア
リング（１８ａ）（１８ｂ）を有し、これらで回転軸（
ハ）を支承するのであるが、これらベアリング（１８ａ
）（１８ｂ）を嵌着させたベアリングケースα９は下端
部で中間取付板（イ）た固定されている。

回転軸（ト）の下端部近くにはプーリ韓）が固定され、
またこの下方に位置する下段取付板Ｃ１６）には当板−
を介してモータωが固定されている。当板＠はポル）５
１）によりモータ■に固定され、第５図に示すように該
当板面はその垂直部（２７ａ）がアングル部材（１２０
）にボルト（１２１）により固定されることにより取付
板のに対し固定される。モータ１２ｓの回転軸（２４１
の先端部にはプーリｃ！Ｊがキー（１２２）と六角孔付
止めねじ（１２３）により固定されておシ、これと上述
のブーｖ　ｃ！ｖとの間にタイミングペル）　（２２１
が巻装されている。

下段取付板Ｃ２６＋の下方には更に基台板のが配役され
、これは第３図〜第５図に明示されるように等角度間隔
で配設された３本のガイドシャフト６ωにより上方のス
テージ本体（８）と一体的に固定される。

ガイドシャフト（ト）の上端部のねじ部（３８りがステ
ージ本体（８）のねじ孔に螺着固定され、下端部のねじ
部（３８ｂ）にはナラ）　（１２４）が螺着締°めっけ
られることにより基台板（至）に固定される。上段取付
板６゜及び中間取付板に）、下段取付板■にはリニアボ
ールベアリング（３６１Ｃ３７）が固定されておシ、ガ
イドシャツ）　Ｇ５１を摺動自在に案内しておシ、これ
により上段取付板６つ、中間取付板（７）、下段取付板
に）はガイドシャツ）　Ｃ３５）に沿って正確に上下動
することができるようになっている。

基台板（２＆にはエアシリンダ装置ｃ！９が固定されて
おり、その駆動ロッド（至）の先端部はポル）Ｃ３１１
により下段取付板ｃ２ｅに固定されている。回転軸（イ
）の下端部は下段取付板ｃ２ｅの開口（２６ａ）を挿通
しており、これに軸部水冷導入装置ｌ！５（９が取シ付
けられている。

これは主としてロータリーユニオンから成っておシ、図
示せずとも、こ＼から冷媒が導入され、回転軸（至）の
中空部を通って、ステージ本体（８）の中空部に供給さ
れ、更に回転軸（ト）の他方の中空部を通って循環する
ようになっている。（矢印で冷媒の導入、導出を示す） 上段取付板国には更にウェハー・リフトビン（４０１が
第４図に明示されるように３本その下端部で螺着、固定
されておシ、その上端部はステージ本体（８）の周縁部
に形成包た貫通孔（８ｂ）を挿通している。

ステージ本体（８）の底部と上段取付飯田との間にはウ
ェハー、リフトビン（４（Ｉを被覆するようにベロース
（４Ｄが張設されている。これにより、ウェノ・−。

リフトビン（４０は大気とは遮断した状態におかれる。

基台板ｃ２＆には更にウェノ・−上下駆動シリンダー装
置（３ｚが固定され、その駆動ロッド環の先端部はリン
クボール（ロ）を介して上段取付板１３９に結合されて
いる。

第２図に示すようにサセプタ（９）には中心の周シに等
角度間隔で３個の長孔（６）が形成され、これらは上述
のウェハー・リフトビンαｑが配設されている円周と同
一の円周上にちって、第３図では整列していないが、サ
セプター（９）をステージ本体（８）に対し回動させる
ことにより第２図に示すように整列するようになってい
る。各”図でウェハーは図示これていないが、サセプタ
ー（９）の上に載置されたウェハーはシリンダ装置ｌ３
２１の駆動により駆動ロッド環は上昇し、従って上段取
付飯田及びウェノ・−・リフトビン（４Ｇが、上昇する
とウェハーを押し上げるようになっている。サセプター
（９）はモータ■により回転駆動されるのであるが、そ
の長孔（４７Ｊがウェハー・リフトビン（４（１と整列
する位置で停止するようにするための位置決め手段（１
０２）はプーリ１２Ｄの下方に配設されている。

またステージ本体（８）の外周縁部にはセンサー取付支
柱（４４１の上端部が固定されておυ、これにはセンサ
ー（４つ励が取付けられて°、うて、センサー（４つは
下段取付板（２６１の上昇位置、従ってサセプター（９
）の上昇位置を検出し、センサー田は上段取付板３５、
従ってウェハー・リフトビン（４Ｇの上昇位置を検出す
るようになっている。

なお、第３図に概略的に示すが、ステージ本体（８）に
は電路（１０１）を介してＲ，Ｆ電力供給部（１ｏｏ）
からＲＦ電力が供給されるようになっている。

以上、本発明の実施例について説明したが、次に、この
作用、効果などについて説明する。

図示せずどもす化ブタ−（９）の上にはウェハーもしく
は基板が載置されているものとする。また、真空槽（１
）内は所望の圧力に排気され、またグロー放電によるプ
ラズマ発生に必要なガス気体が所定の圧力迄導入されて
いるものとする。

（以　　下　　余　　白　　） シリンダ装置四を駆動すると、ロッド■の上昇と共に下
段取付板ω、上段取付板（４）、これとベアリングケー
シング四及びベアリング（１８ａ）（１８ｂ）を介して
一体的な回転軸（ト）は上昇する。従って、これと一体
的なサセプター（９）も上昇し、ステージ本体（８）の
上面からの距離ｄが増大する。ステージ本体（８）には
交流（高周波）電圧を印加しているものとする。

第８図ＡＳＢ、　Ｃはこのときのｄの変化と、プラズマ
Ｐ（グロー放電）の発生状況及びサセプター（９）又は
この上のウェハーＷに発生する電位Ｖとの関係を示して
いるが、第８図人ではｄがｄ、と小さいがＤＣバイアス
電圧Ｖｄｃ１は比較的大きい。第８図Ｂに示すようにｄ
がｄ２と大きくなるとＤＣバイアス電圧Ｖｄｃ、は小さ
くなる。然しなからプラズマＰはいずれの場合でもサセ
プター（９）の上方にあるが更に第８図Ｃに示すように
ｄが更に大きくなるとプラズマＰはサセプター（９）と
ステージ本体（８）との間に転移する。すなわち、サセ
プター（９）の上昇距離ｄに応じて、これに加えられる
電位及びＤＣバイアス電圧を変化させることができると
共にｄを更に大きくするとプラズマＰの発生状況を第８
図Ｃに示す如く大きく変えることができる。

一般に、スパッター、エツチング、Ｐ−ＣＶＤ等の処理
中にはウェハーにＲＦバイアスを与え、また膜質、ステ
ップカバレージ、エツチングの異方性等に対する処理効
果を図るために適切なりＣバイアス電圧をウェハーに供
給するようにしているが、従来はこれを電気的な調節に
より行なっていた。然しなから、本実施例忙よれば、サ
セプター（９）を上下に移動させてステージ本体（８）
からの上下方向の距離ｄを変えることにより容易にこの
ＤＣバイアス電圧を変えることができる。

従って、本実施例ではサセプター（９）の上に載置させ
るウェハーの表面に形成される膜質、その他の特性を考
慮してサセプター（９）の上昇位置が決められる。中間
取付板四、下段取付板０６１±÷働→→−はガイドシャ
フト（ト）により案内されて上昇する。

従って回転軸（至）はガイドシャフト６りに泊って正確
に芯ぶれすることなく上昇し、所定高さに至ると、これ
がセンサー取付支柱（４４１に取シ付けられたセンサー
（４５１がこれを検知し、この検知信号をシリンダ装置
のに供給する。これによりリンダ装置■の駆動は停止し
、サセプター（９）はステージ本体（８）から所定距離
、離れた高さで停止する。

次いでモータのが駆動される。この回転力はタイミング
ペル）（２２１、プーリＱυを介して回転軸（ト）に伝
達され、サセプター（９）が回転する。反応ガス導入用
ノズル（２）から真空槽（１）内に反応ガスが導入され
、サセプター（９）の上に載置されたウェハーの表面に
反応ガスの成分で成る薄膜が回転□により一様な厚さで
形成される。

所定の厚さの薄膜が形成されると、反応ガスの導入を停
止し、モータのの駆動は停止される。すなわち、サセプ
ター（９）の回転は停止される。次いでシリンダ装置の
が駆動され、駆動Ｏｙ・ドωは下降され、サセプター（
９）は下降され、センサー（ハ）の検知信号によりシリ
ンダ装置のは停止させられる。

よって、サセプター（９）は第３図に示す位置をとる。

なお、モータ（２５１の駆動停止時には位置決め手段（
１０２）によりサセプタ−（９）はその長孔（４りが下
方のウェハー・リフトピン（４（ｌと整列した角度位置
で回２〜ニする。

次いで、ウェハー上下駆動シリンダ装置６２が駆動され
、上段取付板０９が上昇させられる。従って、ウェハー
・リフトビン囮が共に上昇し、サセプター（９）の長孔
（４３から突出し、ウェノ・−を押し上げる。

図示せずとも、開口σαよシ真空槽（１）内に導入され
た搬送用フォークがウェハーの下に挿入され、次いで該
フォークが若干上昇し、ウェハーをウェハー・リフトビ
ン冊から離脱させ、かつこのウエノ）−を受けて、真空
槽（１）の−側壁部に形成した開口σ０を通って隣接す
る取出室へと導出される。

取出室では、次のウェハーがフォークにのせられ、開口
ｒＩＯよシ真空槽（１）内へ搬送され、突出しているウ
ェハー・リフトピン（４０の上で停止し、次いでフォー
クを下降させてウェハーをウェハー、リフトピン（４Ｇ
の上にのせる。フォークは更に若干、下降した後、開口
σαから取出室へと退却する。

次いで、シリンダ装置３ｚが駆動されてウェハ−、リフ
トビン（４１）は第３図に示す位置まで下降する、よっ
てウェハーはサセプター（９）の上に載置される。

なお、センサー（６ｚにより下降位置は検知され、この
検知信号によりリンダ装置３２１の駆動は停止される。

以下、再び上述の作用が繰シ返される。

次に、本発明に係わるサセプター（９）などのクリーニ
ング作用について説明する。

この場合にはウェハーはサセプター（９）には載置させ
ておらず、第８図Ａ又はＢに示す位置でサセプター（９
）及びこれに近在する部材、例えば真空槽（１）の壁部
がプラズマＰの衝げきによりクリーニングされる。然し
ながら、このときプラズマＰは第８図Ａ、Ｂに示される
ようにサセプタ（９）の背面やステージ本体（８ンの上
面近傍には存在しないが、殆んど存在しないので、これ
ら部分はクリーニングされない。

次いでシリンダ装置■を駆動してサセプター（９）を更
に大きく上昇させる。するとｄが所定値を越えたところ
でプラズマＰの存在領域が太きく変移し、第８図Ｃに示
すようにサセプタ（９）とステージ本体（３）との間に
存在するようになる。よってこれまでクリーニングされ
得なかりたサセプター（９）の背面、ステージ本体（８
）の上面、側面、真空槽（１）の壁部までプラズマによ
υクリーニングされることができる。

（以　　下　　余　　白　　） 本実施例は以上のような作用を行ない、効果を奏するも
のであるが、更に次のような効果をも奏するものである
。

すなわちボルト（４３を取シ除けばアースシールド体０
１）　、ステージ本体（８）％サセプター（９）以下の
上下回転駆動機構（６）全体を一度に取シ外すことがで
きる。従って何らかの保守、点検、その他、部材の交換
などを極めて迅速に行うことができる。

また回転駆動されるのは板状の基板ホルダー（９）のみ
であるので第９図の従来例のように重いアースシールド
体まで回転させることがなく、モータ［有］の負荷を小
さくすることができ回転駆動機構の小型化を計ることが
できる。

以上本発明の実施例について説明したが勿論本発明はこ
れに限定することなく本発明の技術的思想にもとづいて
種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施例では真空によるＣＶＤ装置でウェ
ハーに薄膜を形成する場合を説明したが、これに限るこ
となくスパッター、プラズマエツチング、Ｐ−ＣＶＤ装
置など広範囲の基板の表面処理装置に本発明は適用可能
である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の基板電極機構によれば真空
を維持して基板ホルダーの背面、その他、従来方式では
クリーニングされなかりたか、されにくかった部所や部
材まで容易にクリーニングすることができる。また、純
粋に機械的に基板に対するＤＣバイアスを変えることが
でき、従来の電気的な方法及び装置によるものかもりて
いた種々の欠点を克服することができ地。

更に回転駆動装置の負荷を小さくすることができると共
に減圧槽への組み込み、これからの取外しが極めて容易
とすることができる、など種々の効果を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるＣＶＤ装置の部分破断正
面図、第２図は第１図における■−■線方向断面図、第
３図は第２図における１−１線方向断面図、第４図は第
３図におけるＩＶ−ＩＶ巌方向断面図、第５図は同ｖ−
ｖ線方向断面図、第６図は第５図におけるＷ−［ｉ！方
向断面図、第７０は本ＣＶＤ装置の要部の部分破断斜視
図、第８図は本実施例の作用を示す要部の概略図及び電
圧を示すグラフ、第９図は従来例のＣＶＤ装置の側面図
及び第１Ｏ図は他従来例のＣＶＤ装置の側面図である。 なお図において、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧槽の壁部に固定された電極部材；該電極部材
   を摺動かつ回転自在に挿通する駆動軸；該駆動軸の前記
   減圧槽側の端部に固定された板状の基板ホルダー；前記
   駆動軸をその軸方向に駆動するための直線駆動装置；前
   記駆動軸を回転させるための回転駆動装置から成ること
   を特徴とする基板電極機構。
2. （２）前記回転駆動装置は、前記駆動軸を真空シールし
   、かつ回転可能に支承する真空回転シール装置に対し固
   定され、前記直線駆動装置は前記真空回転シール装置を
   直線的に駆動することにより、これを介して前記駆動軸
   を直線的に駆動するようにしたことを特徴とする前記第
   １項に記載の基板電極機構。
3. （３）前記直線駆動装置を取付けた基台板は前記電極部
   材又は前記減圧槽の壁部とガイドシャフトにより一体的
   に結合され、該ガイドシャフトはリニアベアリングによ
   り直線的に摺動自在に支承されていることを特徴とする
   前記第２項に記載の基板電極機構。
4. （４）前記駆動軸の中空部にロータリ・ジヨイント機構
   を介して冷媒又は熱媒が循環供給されることを特徴とす
   る前記第１項乃至第３項のいづれかに記載の基板電極機
   構。