JPS63244619A - プラズマ装置 - Google Patents

プラズマ装置

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JPS63244619A
JPS63244619A JP62078776A JP7877687A JPS63244619A JP S63244619 A JPS63244619 A JP S63244619A JP 62078776 A JP62078776 A JP 62078776A JP 7877687 A JP7877687 A JP 7877687A JP S63244619 A JPS63244619 A JP S63244619A
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plasma
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chamber
plasma generation
specimen
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JP62078776A
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Tadashi Miyamura
宮村　忠志
Shigeo Sugawara
菅原　繁夫
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は半導体装置の製造のためのＣＶＤ（Ｃｈｅ＋ｍ
１ｃａｌＶａｐｏｒ　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
電子サイクロトロン共鳴を利用した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
ス圧で活性度の高いプラズマを生成出来、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
製造に欠かせぬものとしてその研究、開発が進められて
いる。
第５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
であり、３１はプラズマ生成室を示している。プラズマ
生成室３１は周囲壁を２重構造にして冷却水の通流室３
１ａを備え、また上部壁中央には石英ガラス板３１ｂに
て真空封止したマイクロ波導入口３１ｃを、更に下部壁
中央には前記マイクロ波導入口３１ｃと対向する位置に
プラズマ引出窓３１ｄを夫々備えている。前記マイクロ
波導入口３１ｅには導波管３２の一端が接続され、また
プラズマ引出窓３１ｄに臨ませて試料室たる反応室３３
を配設し、更に周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに
接続した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞す
る態様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しであ
る。
導波管３２の他端部は図示しない高周波発振器に接続さ
れており、また反応室３３内にはプラズマ引出窓３１ｄ
と対向させて半導体ウェー八等である試料Ｓ用の載置台
３６が設置され、反応室３３の下部壁には排気系３７に
連なる排気口３３ａを開口せしめである。　３１ｅ、３
１４は冷却水の給水系、排水系、３１ｇ。
３１ｇはガス供給系を夫々示している。
而してこのようなプラズマＣＶＤ装置にあっては、載置
台３６上に試料Ｓを載置しておき、プラズマ生成室３１
内に１次ガス供給系３１ｇを通じてガスを導入する一方
、励磁コイル３４に直流電圧を印加すると共に導波管３
２を通じてマイクロ波を導入し、プラズマ生成室３１内
にプラズマを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイ
ル３４にて形成される、プラズマ引出窓３１ｄ下方の反
応室３３側に向かうに従って磁束密度が低下する発散磁
界により反応室３３内の試料Ｓに向けて投射せしめ、反
応室３３内のガスをプラズマ分解し、試料Ｓ表面に半導
体膜等を成膜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〕
ところでこのような装置によって多数の試料に半導体膜
を成膜する場合、当然試料数に応じて、プラズマ装置を
増設することとなるが、プラズマ装置を個々独立に増設
することは設備上の無駄が多く、又設置スペースにも無
駄を生じ易い。
本発明者は前述した如きプラズマ装置の複数基をコンパ
クトに無駄なく、しかも個々の能力を何ら犠牲にするこ
となく組合わせるべく実験、研究した結果、試料室の兼
用化によって全体の構成の簡略化が図れ、また試料室に
連らねてロードロック室を配設し、このロードロック室
内に配したカセットに試料を収容しておき、搬送手段に
よって試料をロードロック室と試料室との間で移動させ
ることにより休止時間が短縮出来て効率的な試料の処理
を行い得ることを知見した。
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、そ
の目的とするところは装置のコンパクト化が図れると同
時に成膜、エツチング等の処理の効率化を図り得て生産
性に優れ作業能率の高いプラズマ装置を提供するにある
。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るプラズマ装置は、マイクロ波を利用した電
子サイクロトロン共鳴励起によりプラズマを生成する一
対のプラズマ生成室を、試料室を隔ててその両側に対向
配置し、試料室の両側壁の相対向する位置に夫々前記プ
ラズマ生成室に面してプラズマ引出窓を開口すると共に
、前記試料室内には互いに反対側に向けて前記各プラズ
マ引出窓と対向させた一対の試料台を配設し、更に前記
試料室下にゲートパルプにて連通、遮断される連通路を
介して前記試料室と連通され、内部に前記各試料台に供
給する複数の試料を収容するカセットを・備えたロード
ロック室を設ける。
〔作用〕
本発明はこれによって試料交換を高真空状態を維持しつ
つ行い、多数の試料を効率的に処理することが可能とな
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１図は本発明に係るプラズマ装置（以下本発明装置と
いう）の縦断面図、第２図はカセットの部分破砕斜視図
、第３図は昇降機の受具にて試料を保持したときの側面
図、第４図は第１図の■−■線による部分側面図であり
、図中１．１はブラズマ生成室、２，２は導波管、３は
試料に対し成膜を施す試料室たる反応室、４，４は励磁
コイル、５はロードロック室を示している。
各プラズマ生成室１．１は円筒形に形成され、相互の間
に所要の間隔を隔ててその軸心線を水平、且つ同一直線
上に位置させて配設され、両プラズマ生成室１．１間に
兼用の試料室たる反応室３が配設され、これらプラズマ
生成室ｌ、１、反応室３にわたる下部にはゲートバルブ
１１．１１の操作によって連通又は気密状態に遮断され
る２個の連通路にて反応室３と連結されたロードロック
室５が配設されている。
各プラズマ生成室１．１における互いに反対側の一側壁
の中央には石英ガラス板１ｂ、　ｌｂにて封止したマイ
クロ波導入口１ｃ、　Ｉｃを備え、またこれと対向する
他側壁の中央には反応室３に面してプラズマ引出窓１ｄ
、　ｌｄが反応室３を隔てた状態で相対向して開口せし
められている。前記マイクロ波導入口１ｃ、　ｌｃには
導波管２の端部が夫々接続せしめられ、そして各プラズ
マ生成室１．１とこれに接続した導波管２．２の端部に
わたって、これらと同心状に励磁コイル４．４が周設さ
れている。
導波管２．２はその各他端部を図示しない高周波発振器
に連結されており、この高周波発振器で発生したマイク
ロ波を導波管２，２、マイクロ波導入口１ｅ、　ｌｃを
通じて夫々のプラズマ生成室ｌ。
１に導入するようになっている。
励磁コイル４，４は夫々プラズマ生成室１，１、導波管
２，２にわたってこれらと同心であって、且つ相互に同
一軸心線上に位置するよう配設され、図示しない直流電
源に接続されるようになっており、これによってプラズ
マ生成室１．１内にマイクロ波の導入によりプラズマが
生成されるよう磁界を形成すると共に、プラズマを反応
室３　（ＩＩＩに向けて投射すべく反応室３，３側に向
けて磁束密度が低下する発散磁界を形成するよう構成さ
れている。
一方反応室３内には一対の試料台９，９及び台２の搬送
手段を構成するクランプ部材１０．１０が配設され、ま
たロードロック室５内にはその収容部５ａ内にカセット
６．６が、また収容部５ｂ内に第１搬送手段を構成する
移載機８が配設されている。
各カセット６は第２ＦＩ！Ｊに示す如く上方を開放され
、また底部はその中央部を長手方向に試料Ｓの直径より
も小さい幅寸法だけ開放して移載ｆｉ８の受具８ｈ、８
ｈの挿通が可能な挿通口６ａを備えた中空直方体状に形
成されており、その左、右側板には長手方向に一定間隔
で区画縁６ｂ、６ｂが相対向する位置に縦向きに設けら
れ、相隣する区画縁６ｂ間に夫々１個づつ試料Ｓが収納
されるようになっている。各カセット６はその下部をロ
ードロック室５のカセット収容部５ａ内にその長手方向
に沿って配したガイドレール上のガイドテーブル７ａ、
７ａ上に載置され、また各ガイドテーブル７ａ、７ａは
夫々連杆７ｂ、７ｂを介して蝮杆７Ｇにボールネジにて
連繋せしめられており、螺杆７ｃの一端に設けたモータ
Ｍの駆動により各ガイドテーブル７ａ、７ａ　ｓ換言す
ればカセ７）６．６をこれに収容しである試料Ｓの間隔
に合わせて１ピツチずつ移動し、移載機８の各受具８ｈ
　、　８ｈと対向位置せしめるようにしである。
移載［１８は収容部５ｂの中央に立設したシリンダ８ａ
の上、下端に夫々空気の給排気管８ｂ、１３ｃを連結す
ると共に、シリンダ８ａ内には磁石層のピストン８ｄを
、またシリンダ８ａの外側には受具８ｈ、８ｈを取り付
けたブロック８８を夫々摺嵌せしめて構成してあり、シ
リンダ８ａ内に給排気管８ｂ、８ｃにて空気を給、排す
ることにより、ピストン８ｄ、更にはこれに磁着された
ブロック８ｅを昇降移動させ、ブロック８ｅに支持杆８
ｆ、８ｆ　、支持バーｓｇ、ｓｇを介して支持されてい
る受具８ｈ、８ｈをロードロック室５の収容部５ａと反
応室３との間で昇降せしめるようになっている。
受具８ｈ、８ｈは第２．３図に示す如く試料Ｓの直径よ
りも若干小さい幅寸法を有する支持バー８ｇの上端縁に
試料Ｓの周縁と略等しい円弧状の凹溝８１を設けて形成
されており、ブロック８＠の上昇により下方からカセッ
ト６．６内を通過する際、試料Ｓの下部周縁を凹溝８１
周縁に嵌め合せた状態でこれを保持し、ゲートバルブ１
１．１１を経て反応室３内における試料Ｓの受は渡し位
置に上昇し、試料Ｓを第２の搬送手段であるクランプ部
材１０に引き渡し、また逆にこのクランプ部材ｌＯから
試料Ｓを受は取ってカセット６．６をその上方から下方
に後退する過程で試料Ｓをカセット６．６内に戻すよう
になっている。
試料台９，９は試料Ｓの直径より大きい円盤形に形成さ
れ、背面中央部をロッド９ａの両端部に固定され、各プ
ラズマ生成室１，１のプラズマ引出窓１ｄ、　ｌｄと対
向させた状態で支持具９ｂにて反応室３の上部壁に支持
されており、その前面に試料Ｓを静電吸着（機械的手段
による固定でもよい）せしめるようになっている、試料
台９．９は試料Ｓに対する冷却、加熱（ＲＦ加熱）手段
を備えており、ロッド９ａの伸縮操作によってプラズマ
引出窓１ｄ、Ｉｄに対して遠近移動せしめられるように
なっている。
第２の搬送手段を構成するクランプ部材１０．１０は第
１．４図に示す如く反応室３の外壁に固定したエアシリ
ンダ１０ａ、　１０ａのロッド１０ｂ、　１０ｂを夫々
反応室３内に突き出して位置させ、各その先端にアクチ
ュエータ１０ｃ、ＩＱｃを設けて構成されており、エア
シリンダ１０ａ、１０ａの作動によってクランプアーム
１０ｄ、１０ｄを第１図に実線で示す試料Ｓの受は渡し
位置と、一点鎖線で示す試料台９，９に対する試料Ｓの
受は渡し位置との間を往復移動せしめられ、夫々の位置
にてアクチェエータ１０ｃ、　１０ｃによりクランプア
ーム１０ｄ、　１０ｄを開閉し、弾性材１０ｅ、　１０
ｅを介して試料Ｓを掴持し、また放して夫々移載機８の
受具８ｈ、８ｈと試料台９，９との間で試料Ｓの受は渡
しを行うようになっている。
而して上述の如く構成された本発明装置にあってはゲー
トバルブ１１．１１を閉じ、ロードロック室５内の図示
しない給排気系からガスを供給して外圧と略等しくした
後、交換口を開いてカセット６゜６を引出し、新たなカ
セット６．６をガイドテーブル７ａ、７ａ上に乗せてガ
イドレール７上に載置する。
交換口を閉じ、図示しない排気系から排気し、ロードロ
ック室５内を反応室３内と略等しい所定の真空度に設定
した後、ゲートバルブ１１．１１を開放状態に設定し、
移載機８を作動させる４２ちシリンダ８ａの下端から空
気を供給すると共に、上端から空気を排出してピストン
８ｄを上昇させ、ブロック８ｅ及びこれと一体の受具８
ｈ、８ｈを上昇させ各カセット６．６底部の挿通口６ａ
からカセット６゜６内に挿入し、凹溝８１内に試料Ｓの
下部周縁を嵌め込んだ状態で試料Ｓをカセット６．６か
ら抜き出し、そのまま連通路を経て反応室３内の受は渡
し位置にまで上昇して停止する。受は渡し位置には第２
搬送手段を構成するクランプ部材１０．１０が両クラン
プアーム１０ｄ、　ｌｅｄを開放した状態で待機してお
り、移載機８の上昇が停止するとアクチェエータ１０ｃ
、　１０ｃにより両クランプアーム１０ｄ、１０ｄを閉
鎖し、第３図に示す態様で弾性材１０ｅ、１０ｅにて試
料Ｓの両側周縁を挟持する。移載機８は下降して旧位置
に戻り、ゲートバルブ１１．１１が閉鎖される。またク
ランプ部材１０．１０は後退して試料台９．９に接近し
て、これに試料Ｓを静電吸着せしめクランプアーム１０
ｄ、１０ｄを開放し、同様にして旧位置に戻って待機す
る。
図示しないガス給排系を通じて各プラズマ生成室１．１
内にガスを供給し、励磁コイル４．４に直流電流を通流
すると共に、導波管２，２を通じてマイクロ波を導入し
てプラズマを発生させ、発生させたプラズマを励磁コイ
ル４．４にて形成される発散磁界によって反応室３内の
試料Ｓ周辺に投射し、図示しない供給系から供給された
原料ガスである例えばＳｉＨ４＋　０２又はＮ２をプラ
ズマ分解し、試料Ｓ表面に５ｉ０２．　Ｓｉ３Ｎ、等の
成膜を施すようになっている。
成膜が終了するとクランプ部材ｔｏ、　ｉｏが試料台９
．９の前面近傍まで移動し、クランプアーム１０ｄ。
１０ｄを閉じて試料Ｓを保持し、受は渡し位置まで前進
する。同時にゲートバルブ１１．１１を開いて移載機８
を再び上昇し、受具８ｈ上端の凹溝８１を試料Ｓの下部
周縁に嵌め込む位置まで上昇すると、クランプアーム１
０ｄ、　１０ｄを開放し、試料Ｓを移載機８に受は渡す
、移載機８は旧位置まで下降し、成膜を終了した試料Ｓ
は各カセット６．６内に戻される。
ピッチ送り用モータＭが作動してカセット６゜６は次の
試料Ｓが移載機８の受具８ｈ、８ｈ上に位置するよう矢
符方向に移動され、再び移載機８が上昇して試料Ｓをカ
セット６．６から抜き出し、反応室３内の受は渡し位置
に上昇してクランプ部材１０、１０に受は渡す。
以後は前述した動作を反復し、カセット６．６内の全試
料Ｓについて成膜が終了すると、図示しないガス給気系
からロードロック室５内にガスを注入し、大気圧にまで
高めた後、交換口を開き、カセット６．６を新たなカセ
ットと交換し、交換口を閉じ、ロードロック室５内を所
定圧力に減圧後、再び前述した作業を反復する。
なお、上述の実施例は、本発明をＣＶＤ装置に通用した
構成につき説明したが、何らこれに限るものではなく、
例えばエツチング装置、スパッタリング装置等にも通用
し得ることは言うまでもない。
〔効果〕
以上の如く本発明装置にあっては試料室は１１１個で済
むからコンパクト化が図れることは勿論、同時に２個の
試料に対する処理が可能となって処理効率が高く、その
上ロードロック室内に複数の試料を収納してそれに対す
る処理を終了した後、ロードロック室からカセットと共
に一括して搬出し、また搬入し得ることとなって、取り
扱いが容易となり、更にロードロツタ室に対するガスの
給。
徘作業回数も大幅に低減出来てランニングコストの節減
が図れ、作業能率も向上す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図はカセットの部
分破砕斜視図、第３図は移載機の受具にて試料を保持し
たときの側面図、第４図は第１図のｒＶ−ｒＶ線による
部分側面図、第５図は従来装置の横断面図である。 １・・・プラズマ生成室　２・・・導波管　３・・・反
応室３ａ・・・連通路　４・・・励磁コイル　５・・・
ロードロック室　５ａ・・・収容部　５ｂ・・・収容部
　６・・・カセット７・・・ガイドレール　８・・・移
載機　９・・・試料台１０・・・クランプ部材　１１・
・・ゲートバルブＳ・・・試料 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫ノノシ 第　　５１！１ 第　３　図 第　４１２ｉ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波を利用した電子サイクロトロン共鳴励起
    によりプラズマを生成する一対のプラズマ生成室を、試
    料室を隔ててその両側に対向配置し、試料室の両側壁の
    相対向する位置に夫々前記プラズマ生成室に面してプラ
    ズマ引出窓を開口すると共に、前記試料室内には互いに
    反対側に向けて前記各プラズマ引出窓と対向させた一対
    の試料台を配設したことを特徴とするプラズマ装置。 ２、マイクロ波を利用した電子サイクロトロン共鳴励起
    によりプラズマを生成する一対のプラズマ生成室を、試
    料室を隔ててその両側に対向配置し、試料室の両側壁の
    相対向する位置に夫々前記プラズマ生成室に面してプラ
    ズマ引出窓を開口すると共に、前記試料室内には互いに
    反対側に向けて前記各プラズマ引出窓と対向させた一対
    の試料台を配設し、また前記試料室下にゲートバルブに
    て連通、遮断される連通路を介して前記試料室と連通さ
    れ、内部に前記各試料台に供給する複数の試料を収容す
    るカセットを備えたロードロック室を設けたことを特徴
    とするプラズマ装置。
JP62078776A 1987-03-30 1987-03-30 プラズマ装置 Pending JPS63244619A (ja)

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