JPWO2010079756A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
このプラズマ処理装置は、側壁(34)を有するチャンバ(2)と、電極フランジ(4)と、前記チャンバ(2)及び前記電極フランジ(4)によって挟まれた絶縁フランジ(81)とから構成され、反応室(2a)を有する処理室(101)と、前記反応室(2a)内に収容され、処理面(10a)を有する基板(10)が載置される支持部(15)と、前記チャンバ(2)の前記側壁(34)に設けられた搬出入部(36)と、前記電極フランジ(4)に接続され、高周波電圧を印加するRF電源(9)と、前記搬出入部(36)に設けられ、前記搬出入部(36)を開閉する第一ドアバルブ(55)と、前記チャンバ(2)と電気的に接続され、前記チャンバ(2)の内側面(33)と同一平面上に位置する面部(56a)を有する第二ドアバルブ(56)とを含む。
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
本願は、2009年1月9日に出願された特願2009−004025号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2009年1月9日に出願された特願2009−004025号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来から、プラズマを用いて原料ガスを分解し、例えば、基板の被成膜面に薄膜を形成するプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置においては、例えば、図7に示すように、成膜空間(反応室)305を有するように、チャンバ303と、電極フランジ304と、チャンバ303及び電極フランジ304によって挟まれた絶縁フランジ302とによって処理室301が構成されている。処理室301内には、電極フランジに接続され複数の噴出口を有するシャワープレート306と、基板307が配置されるヒータ308とが設けられている。シャワープレート306と電極フランジ304との間に形成される空間309は、原料ガスが導入されるガス導入空間である。即ち、シャワープレート30は、処理室301内を、基板307に膜が形成される成膜空間305と、ガス導入空間(空間309)とに区画している。
ヒータ308には、アースプレート310の一端が接続されている。アースプレート310の他端は、チャンバ303の内底面近傍に電気的に接続されている。チャンバ303は、接地電位に接続されている。これによってヒータ308は、アノード電極として機能する。一方、電極フランジ304には高周波電源311が接続されている。電極フランジ304及びシャワープレート306は、カソード電極として機能する。電極フランジ304の周囲には、例えば、電極フランジ304を覆うように形成され、かつチャンバ303に接続されたシールドカバー312などが設けられている。
このような構成において、ガス導入空間に導入されたガスは、シャワープレート306の各噴出口から成膜空間に均一に噴出される。このとき、高周波電源を起動して電極フランジ304に高周波電圧を印加し、成膜空間内にプラズマを発生させる。そして、プラズマによって分解された原料ガスが基板の被成膜面に到達することにより所望の膜が形成される。
電極フランジ304に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる際、プラズマの発生に伴って流れる電流は、図7の矢印に示すように、シャワープレート306,ヒータ308,及びアースプレート310の順に伝達される。また、この電流は、チャンバ303の内側面及びシールドカバー312に伝達され、電極フランジ304にリターンされる。プラズマの発生に伴う電流は、このような電流経路を通じて流れる(例えば、特許文献1参照)。
電極フランジ304に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる際、プラズマの発生に伴って流れる電流は、図7の矢印に示すように、シャワープレート306,ヒータ308,及びアースプレート310の順に伝達される。また、この電流は、チャンバ303の内側面及びシールドカバー312に伝達され、電極フランジ304にリターンされる。プラズマの発生に伴う電流は、このような電流経路を通じて流れる(例えば、特許文献1参照)。
ところで、図8に示すように、チャンバ303の側壁には、基板307をチャンバ303内に搬出又は搬入するために用いられる搬出入部313が設けられ、これを開閉するドアバルブ314が設けられている場合が多い。
このような場合、搬出入部313が形成されているチャンバ303の内側面を流れる高周波電流の経路は、搬出入部313が形成されていないチャンバ303の内側面を流れる高周波電流の経路よりも長くなる。これによって、搬出入部313が形成されている内側面を流れる高周波電流の経路において、インダクタンスが大きくなる。
特に、基板307のサイズが大型化すると、高周波電圧を大きくする必要があるため、搬出入部313の近傍における異常放電が発生するおそれがある。
このため、異常放電に起因するインピーダンスの不整合が生じ、電極フランジ304に印加できる高周波電圧が低下してしまうという課題がある。
このような場合、搬出入部313が形成されているチャンバ303の内側面を流れる高周波電流の経路は、搬出入部313が形成されていないチャンバ303の内側面を流れる高周波電流の経路よりも長くなる。これによって、搬出入部313が形成されている内側面を流れる高周波電流の経路において、インダクタンスが大きくなる。
特に、基板307のサイズが大型化すると、高周波電圧を大きくする必要があるため、搬出入部313の近傍における異常放電が発生するおそれがある。
このため、異常放電に起因するインピーダンスの不整合が生じ、電極フランジ304に印加できる高周波電圧が低下してしまうという課題がある。
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、搬出入部における異常放電を防止し、印加可能な高周波電圧を大きくすることができるプラズマ処理装置を提供する。
上記の課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、側壁を有するチャンバと、電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、反応室を有する処理室と、前記反応室内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、前記チャンバの前記側壁に設けられ、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部と、前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加するRF電源と、前記搬出入部に設けられ、前記搬出入部を開閉する第一ドアバルブと、前記チャンバと電気的に接続され、前記チャンバの内側面と同一平面上に位置する面部を有する第二ドアバルブとを含む。
このような構成においては、搬出入部におけるリターン電流の経路として、第二ドアバルブの面部上に電流を流すことができる。このため、搬出入部近傍におけるインダクタンスを低下させることができる。また、第二ドアバルブを設けることによって、第一ドアバルブと搬出入部とによって囲まれた放電空間を閉塞することができる。従って、プラズマを発生させる際、搬出入部内における異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
このような構成においては、搬出入部におけるリターン電流の経路として、第二ドアバルブの面部上に電流を流すことができる。このため、搬出入部近傍におけるインダクタンスを低下させることができる。また、第二ドアバルブを設けることによって、第一ドアバルブと搬出入部とによって囲まれた放電空間を閉塞することができる。従って、プラズマを発生させる際、搬出入部内における異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
本発明のプラズマ処理装置においては、前記第二ドアバルブは、導電性を有する弾性部材が設けられる端部を有することが好ましい。
このような構成においては、第二ドアバルブとチャンバとが電気的に接続され、リターン電流の経路として第二ドアバルブとチャンバとの間に電流すことができる。また、第二ドアバルブを閉じる際に、端部と搬出入部とが衝突することを防止することができる。このため、第二ドアバルブ又はチャンバの損傷を防止でき、部品寿命を長くすることができる。
このような構成においては、第二ドアバルブとチャンバとが電気的に接続され、リターン電流の経路として第二ドアバルブとチャンバとの間に電流すことができる。また、第二ドアバルブを閉じる際に、端部と搬出入部とが衝突することを防止することができる。このため、第二ドアバルブ又はチャンバの損傷を防止でき、部品寿命を長くすることができる。
本発明のプラズマ処理装置においては、前記第二ドアバルブと前記チャンバとの間に間隙が設けられ、前記第二ドアバルブと前記チャンバとが電気的に接続されることが好ましい。
この構成においては、例えば、第二ドアバルブとチャンバとの間に1mm以下の極小の間隙が設けられる。また、高周波電圧が印加されている際に、リターン電流の経路として、端部は容量結合を介して搬出入部に電気的に接続される。
このような構成においては、第二ドアバルブの端部と搬出入部とが接触しないため、塵埃などが端部と搬出入部との間に堆積することを防止できる。
この構成においては、例えば、第二ドアバルブとチャンバとの間に1mm以下の極小の間隙が設けられる。また、高周波電圧が印加されている際に、リターン電流の経路として、端部は容量結合を介して搬出入部に電気的に接続される。
このような構成においては、第二ドアバルブの端部と搬出入部とが接触しないため、塵埃などが端部と搬出入部との間に堆積することを防止できる。
本発明のプラズマ処理装置においては、前記反応室内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給するシャワープレートを含むことが好ましい。
この構成においては、シャワープレートがプロセスガスを供給し、RF電源が高周波電圧を供給することにより、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板の処理面上で気相成長反応が生じ、薄膜を処理面上に成膜することができる。
この構成においては、シャワープレートがプロセスガスを供給し、RF電源が高周波電圧を供給することにより、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板の処理面上で気相成長反応が生じ、薄膜を処理面上に成膜することができる。
本発明によれば、搬出入部におけるリターン電流の経路として、第二ドアバルブの面部上に電流を流すことができる。このため、搬出入部近傍におけるインダクタンスを低下させることができる。また、第二ドアバルブを設けることによって、第一ドアバルブと搬出入部とによって囲まれた放電空間を閉塞することができる。従って、プラズマを発生させる際、搬出入部内における異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態を図面に基づき説明する。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
また、本実施形態においては、プラズマCVD法を用いた成膜装置を説明する。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
また、本実施形態においては、プラズマCVD法を用いた成膜装置を説明する。
図1は、本実施形態におけるプラズマ処理装置1の構成を示す概略断面図である。
図1に示すように、プラズマCVD法を実施するプラズマ処理装置1は、反応室である成膜空間2aを有する処理室101を含む。処理室101は、真空チャンバ2(チャンバ)と、電極フランジ4と、真空チャンバ2及び電極フランジ4に挟持された絶縁フランジ81とから構成されている。
図1に示すように、プラズマCVD法を実施するプラズマ処理装置1は、反応室である成膜空間2aを有する処理室101を含む。処理室101は、真空チャンバ2(チャンバ)と、電極フランジ4と、真空チャンバ2及び電極フランジ4に挟持された絶縁フランジ81とから構成されている。
真空チャンバ2の底部11(内底面)には、開口部が形成されている。この開口部には支柱25が挿通され、支柱25は真空チャンバ2の下部に配置されている。支柱25の先端(真空チャンバ2内)には、板状のヒータ15(支持部)が接続されている。また、真空チャンバ2には、排気管27が接続されている。排気管27の先端には、真空ポンプ28が設けられている。真空ポンプ28は、真空チャンバ2内が真空状態となるように減圧する。
また、支柱25は、真空チャンバ2の外部に設けられた昇降機構(不図示)に接続されており、基板10の鉛直方向において上下に移動可能である。つまり、支柱25の先端に接続されているヒータ15は、上下方向に昇降可能に構成されている。また、真空チャンバ2の外部においては、支柱25の外周を覆うようにベローズ(不図示)が設けられている。
電極フランジ4は、上壁41と周壁43とを有する。電極フランジ4は、電極フランジ4の開口部が基板10の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。また、電極フランジ4の開口部には、シャワープレート5が取り付けられている。これにより、電極フランジ4とシャワープレート5との間に空間24が形成されている。また、電極フランジ4の上壁41は、シャワープレート5に対向している。上壁41には、ガス導入口42が設けられている。
また、処理室101の外部に設けられたプロセスガス供給部21とガス導入口42との間には、ガス導入管7が設けられている。ガス導入管7の一端は、ガス導入口42に接続され、他端は、プロセスガス供給部21に接続されている。また、ガス導入管7は、後述するシールドカバー13を貫通している。また、ガス導入管7を通じて、プロセスガス供給部21から空間24にプロセスガスが供給される。即ち、空間24は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能している。
また、処理室101の外部に設けられたプロセスガス供給部21とガス導入口42との間には、ガス導入管7が設けられている。ガス導入管7の一端は、ガス導入口42に接続され、他端は、プロセスガス供給部21に接続されている。また、ガス導入管7は、後述するシールドカバー13を貫通している。また、ガス導入管7を通じて、プロセスガス供給部21から空間24にプロセスガスが供給される。即ち、空間24は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能している。
電極フランジ4とシャワープレート5は、それぞれ導電材で構成されている。
電極フランジ4の周囲には、電極フランジ4を覆うようにシールドカバー13が設けられている。シールドカバー13は、電極フランジ4と非接触であり、かつ、真空チャンバ2の開口周縁部14に連設するように配置されている。また、電極フランジ4には、真空チャンバ2の外部に設けられたRF電源9(高周波電源)がマッチングボックス12を介して接続されている。マッチングボックス12は、シールドカバー13に取り付けられている。
電極フランジ4の周囲には、電極フランジ4を覆うようにシールドカバー13が設けられている。シールドカバー13は、電極フランジ4と非接触であり、かつ、真空チャンバ2の開口周縁部14に連設するように配置されている。また、電極フランジ4には、真空チャンバ2の外部に設けられたRF電源9(高周波電源)がマッチングボックス12を介して接続されている。マッチングボックス12は、シールドカバー13に取り付けられている。
即ち、真空チャンバ2は、シールドカバー13を介して接地されている。
一方、電極フランジ4及びシャワープレート5はカソード電極71として構成されている。シャワープレート5には、複数のガス噴出口6が形成されている。空間24内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口6から真空チャンバ2内の成膜空間2aに噴出される。
一方、電極フランジ4及びシャワープレート5はカソード電極71として構成されている。シャワープレート5には、複数のガス噴出口6が形成されている。空間24内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口6から真空チャンバ2内の成膜空間2aに噴出される。
また、真空チャンバ2の成膜空間2aには、ガス導入管7とは異なるガス導入管8が接続されている。
ガス導入管8にはフッ素ガス供給部22とラジカル源23とが設けられている。ラジカル源23は、フッ素ガス供給部22から供給されたフッ素ガスを分解する。ガス導入管8は、フッ素ガスが分解されて得られたフッ素ラジカルを、真空チャンバ2内の成膜空間2aに供給する。
ガス導入管8にはフッ素ガス供給部22とラジカル源23とが設けられている。ラジカル源23は、フッ素ガス供給部22から供給されたフッ素ガスを分解する。ガス導入管8は、フッ素ガスが分解されて得られたフッ素ラジカルを、真空チャンバ2内の成膜空間2aに供給する。
ヒータ15は、表面が平坦に形成された板状の部材である。ヒータ15の上面には、基板10が載置される。ヒータ15は、接地電極、つまりアノード電極72として機能する。このため、ヒータ15は、導電性を有する、例えば、アルミニウム合金で形成されている。基板10がヒータ15上に配置されると、基板10とシャワープレート5とは互いに近接して平行に位置される。より具体的には、基板10の処理面10aとシャワープレート5との間の距離(ギャップ)G1は、3mm以上10mm以下のナローギャップに設定されている。
なお、距離G1が3mmよりも小さい場合、シャワープレート5に形成されているガス噴出口6の最小(限界)孔径が0.3mmに設定されているとき、基板10の処理面10aに形成される膜の品質がシャワープレート5のガス噴出口6の孔径の影響を受けるおそれがある。また、距離G1が10mmよりも大きい場合、成膜時にパウダーが生じるおそれがある。
ヒータ15上に基板10が配置された状態で、ガス噴出口6からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板10の処理面10a上の空間に供給される。
また、ヒータ15の内部にはヒータ線16が設けられている。ヒータ線16によってヒータ15の温度が所定の温度に調整される。ヒータ線16は、ヒータ15の鉛直方向から見たヒータ15の略中央部の裏面17から突出されている。ヒータ線16は、ヒータ15の略中央部に形成された貫通孔18及び支柱25の内部に挿通され、真空チャンバ2の外部へと導かれている。ヒータ線16は、真空チャンバ2の外部において、電源(不図示)に接続され、この電源から供給される電力に応じて、ヒータ15の温度を調節する。
また、ヒータ15の内部にはヒータ線16が設けられている。ヒータ線16によってヒータ15の温度が所定の温度に調整される。ヒータ線16は、ヒータ15の鉛直方向から見たヒータ15の略中央部の裏面17から突出されている。ヒータ線16は、ヒータ15の略中央部に形成された貫通孔18及び支柱25の内部に挿通され、真空チャンバ2の外部へと導かれている。ヒータ線16は、真空チャンバ2の外部において、電源(不図示)に接続され、この電源から供給される電力に応じて、ヒータ15の温度を調節する。
図1、図2に示すように、ヒータ15の外周縁には、可撓性を有するアースプレート30(プレート部材)の第1端(一端)が取り付け部材30aを介して複数接続されている。アースプレート30は、ヒータ15の外周縁に沿って略等間隔で配置されている。アースプレート30は、ヒータ15と真空チャンバ2とを電気的に接続する。アースプレート30の第2端(他端)は、真空チャンバ2の底部11に電気的に接続している。これによって、ヒータ15は、アノード電極72として機能する。アースプレート30は、例えば、ニッケル系合金又はアルミ合金などで形成されている。
図1〜図3に示すように、真空チャンバ2の側壁34には、基板10を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部36(搬出入口)が形成されている。
真空チャンバ2の側壁34を構成する外側面35には、搬出入部36を開閉する第一ドアバルブ55が設けられている。第一ドアバルブ55は、上下方向にスライド可能である。
第一ドアバルブ55が下方(真空チャンバ2の底部11に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部36が開口され、基板10を搬出又は搬入することができる(図3参照)。
一方、第一ドアバルブ55が上方(電極フランジ4に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部36が閉口され、基板10の処理(成膜処理)を行うことができる(図2参照)。
真空チャンバ2の側壁34を構成する外側面35には、搬出入部36を開閉する第一ドアバルブ55が設けられている。第一ドアバルブ55は、上下方向にスライド可能である。
第一ドアバルブ55が下方(真空チャンバ2の底部11に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部36が開口され、基板10を搬出又は搬入することができる(図3参照)。
一方、第一ドアバルブ55が上方(電極フランジ4に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部36が閉口され、基板10の処理(成膜処理)を行うことができる(図2参照)。
また、真空チャンバ2の側壁34を構成する内側面33には、搬出入部36を開閉する第二ドアバルブ56が設けられている。第二ドアバルブ56は、上下方向にスライド可能である。第二ドアバルブ56は、面部56aと、端部56bを有する。面部56a及び真空チャンバ2の内側面33は、同一平面上にある。第二ドアバルブ56は、第一ドアバルブ55の動作に同期して搬出入部36を開閉する。即ち、第一ドアバルブ55が下方にスライド移動すると、第二ドアバルブ56も下方にスライド移動する(図3参照)。一方、第一ドアバルブ55が上方にスライド移動すると、第二ドアバルブ56も上方にスライド移動する(図2参照)。
また、第二ドアバルブ56の端部56bには、全体に導電性を有するコイルスプリング57(弾性部材)が設けられている。即ち、第二ドアバルブ56の閉動作の際、端部56bは搬出入部36の内周面に接触せず、コイルスプリング57と搬出入部36の内周面とが接触する。第二ドアバルブ56の閉状態においては、第二ドアバルブ56の端部56bと真空チャンバ2とは、コイルスプリング57を介して電気的に接続される。
次に、図1〜図3に基づいて、プラズマ処理装置1を用いて基板10の処理面10aに膜を形成する場合の作用について説明する。
まず、真空ポンプ28を用いて真空チャンバ2内を減圧する。真空チャンバ2内が真空に維持された状態で、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が開き(図3参照)、真空チャンバ2の搬出入部36を介して、真空チャンバ2の外部から成膜空間2aに向けて基板10が搬入される。基板10は、ヒータ15上に載置される。基板10を搬入した後、図2に示すように、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が閉じる(閉動作)。
まず、真空ポンプ28を用いて真空チャンバ2内を減圧する。真空チャンバ2内が真空に維持された状態で、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が開き(図3参照)、真空チャンバ2の搬出入部36を介して、真空チャンバ2の外部から成膜空間2aに向けて基板10が搬入される。基板10は、ヒータ15上に載置される。基板10を搬入した後、図2に示すように、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が閉じる(閉動作)。
基板10を載置する前は、ヒータ15は真空チャンバ2内の下方に位置している。つまり、ヒータ15とシャワープレート5との間隔が広くなっているので、ロボットアーム(不図示)を用いて基板10をヒータ15上に容易に載置することができる。
また、アースプレート30は可撓性を有しているので、ヒータ15が真空チャンバ2内の下方に位置しているときであっても、アースプレート30の第2端は、真空チャンバ2の底部11に接触されている(図3参照)。
また、アースプレート30は可撓性を有しているので、ヒータ15が真空チャンバ2内の下方に位置しているときであっても、アースプレート30の第2端は、真空チャンバ2の底部11に接触されている(図3参照)。
基板10がヒータ15上に載置された後には、昇降機構(不図示)が起動し、支柱25が上方へ押し上げられ、ヒータ15上に載置された基板10も上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート5と基板10との間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。
具体的には、基板10の処理面10aとシャワープレート5との間の距離G1は、3mm以上、10mm以下であり、即ち、ナローギャップに設定される。
具体的には、基板10の処理面10aとシャワープレート5との間の距離G1は、3mm以上、10mm以下であり、即ち、ナローギャップに設定される。
その後、プロセスガス供給部21からガス導入管7及びガス導入口42を介して空間24にプロセスガスが導入される。そして、シャワープレート5のガス噴出口6から成膜空間2a内にプロセスガスが噴出される。
次に、RF電源9を起動して電極フランジ4に高周波電力を印加する。
すると、電極フランジ4の表面からシャワープレート5の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート5とヒータ15との間に放電が生じる。そして、シャワープレート5と基板10の処理面10aとの間にプラズマが発生する。
こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板10の処理面10aで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面10a上に成膜される。
次に、RF電源9を起動して電極フランジ4に高周波電力を印加する。
すると、電極フランジ4の表面からシャワープレート5の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート5とヒータ15との間に放電が生じる。そして、シャワープレート5と基板10の処理面10aとの間にプラズマが発生する。
こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板10の処理面10aで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面10a上に成膜される。
ヒータ15に伝達された高周波電流は、アースプレート30を介して真空チャンバ2の底部11の内面に流れる。そして、高周波電流は、シールドカバー13を伝ってリターンされる(リターン電流)。
このとき、真空チャンバ2の搬出入部36が形成されていない部分において、リターン電流は、真空チャンバ2の底部11から側壁34の内側面33を伝ってシールドカバー13へと伝達される(図1の右側参照)。
このとき、真空チャンバ2の搬出入部36が形成されていない部分において、リターン電流は、真空チャンバ2の底部11から側壁34の内側面33を伝ってシールドカバー13へと伝達される(図1の右側参照)。
一方、真空チャンバ2の搬出入部36が形成されている部分においては、リターン電流は、真空チャンバ2の底部11から、第二ドアバルブ56の面部56a及び端部56bに形成されたコイルスプリング57を伝ってシールドカバー13へと伝達される(図1の左側及び図2参照)。従って、搬出入部36の内面に高周波電流が流れることが防止される。
第二ドアバルブ56の面部56aと真空チャンバ2の内側面33とは同一平面上にある。このため、高周波電流が第二ドアバルブ56の面部56aを流れる場合のリターン経路の距離と、真空チャンバ2の内側面33を流れる場合のリターン経路の距離は同一になる。
このため、リターン電流の経路において、つまり、真空チャンバ2の内側面33の全周において、搬出入部36の有無に関わらず、インダクタンスが同一に設定されている。
第二ドアバルブ56の面部56aと真空チャンバ2の内側面33とは同一平面上にある。このため、高周波電流が第二ドアバルブ56の面部56aを流れる場合のリターン経路の距離と、真空チャンバ2の内側面33を流れる場合のリターン経路の距離は同一になる。
このため、リターン電流の経路において、つまり、真空チャンバ2の内側面33の全周において、搬出入部36の有無に関わらず、インダクタンスが同一に設定されている。
また、上記のような成膜工程が何度か繰り返されると、真空チャンバ2の内側面33などに成膜材料が付着するため、真空チャンバ2内は定期的にクリーニングされる。クリーニング工程においては、フッ素ガス供給部22から供給されたフッ素ガスがラジカル源23によって分解され、フッ素ラジカルが生じ、フッ素ラジカルが真空チャンバ2に接続されたガス導入管8を通り、真空チャンバ2内に供給される。このように真空チャンバ2内の成膜空間2aにフッ素ラジカルを供給することによって、化学反応が生じ、成膜空間2aの周囲に配置された部材又は真空チャンバ2の内壁面に付着された付着物が除去される。
次に、図1、図4、図5に基づいて、本発明の実施例を具体的に示して説明する。なお、本発明は、以下に記載された実施例に限定されない。
図4は、プラズマ処理装置1を構成する部品のサイズ及び稼働条件を示す表である。図5は、従来のプラズマ処理装置と本発明のプラズマ処理装置とを比較した表であり、図4に示す条件に基づいて電極フランジ4に印加(投入)できる高周波電圧Pf(Kw)の大きさを示している。
図4は、プラズマ処理装置1を構成する部品のサイズ及び稼働条件を示す表である。図5は、従来のプラズマ処理装置と本発明のプラズマ処理装置とを比較した表であり、図4に示す条件に基づいて電極フランジ4に印加(投入)できる高周波電圧Pf(Kw)の大きさを示している。
図1、図4に示すように、電極サイズの面積、つまり、基板10に対向するシャワープレート5の領域の長手方向の長さL1が1,600mmに設定され、かつ短手方向の長さが1,300mmに設定されている。また、サセプターサイズ、つまり、アノード電極72であるヒータ15に基板10が載置されている領域の長手方向の長さL2が1,700mmに設定され、かつ短手方向の長さが1,400mmに設定されている。更に、RF電源9のRF周波数が27.12MHzに設定されている。そして、プロセスガス供給部21から空間24へ導入されるプロセスガスの種類及び流量としては、1(slm)のSiH4(モノシラン)及び25(slm)のH2(水素)が用いられている。
このような条件のもと、基板10の処理面10aとシャワープレート5との間の距離G1を4mm〜10mmの範囲に変化させ、成膜空間2aの圧力を700Pa〜2000Paの範囲に変化させた。このような条件及び範囲において、電極フランジ4に印加できる高周波電圧Pf(Kw)の大きさを測定し、従来と本発明とを比較した。また、このような条件のもと、基板10の処理面10aに、μc−Si膜を形成した。
図5に示すように、全ての距離G1の条件(ES)、及び全ての圧力条件において、本発明のプラズマ処理装置1は、従来よりも電極フランジ4に印加できる高周波電力が大きくなるという結果を得た。
図5に示すように、全ての距離G1の条件(ES)、及び全ての圧力条件において、本発明のプラズマ処理装置1は、従来よりも電極フランジ4に印加できる高周波電力が大きくなるという結果を得た。
従って、上述の実施形態によれば、真空チャンバ2の搬出入部36におけるリターン電流の経路として、第二ドアバルブ56の面部56a上に高周波電流を流すことができる。このため、第一ドアバルブ55にリターン電流が流れる場合と比較して、搬出入部36近傍におけるインダクタンスを低下させることができる。つまり、リターン電流の経路上、真空チャンバ2の内側面33の全周において、搬出入部36の有無に関わらず、インダクタンスが同一に設定されている。
また、第二ドアバルブ56を設けることによって、第一ドアバルブ55と搬出入部とによって囲まれた放電空間(図1における空間K)を閉塞することができる。従って、プラズマを発生させる際、搬出入部36内における異常放電を防止でき、電極フランジ4に印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
また、第二ドアバルブ56を設けることによって、第一ドアバルブ55と搬出入部とによって囲まれた放電空間(図1における空間K)を閉塞することができる。従って、プラズマを発生させる際、搬出入部36内における異常放電を防止でき、電極フランジ4に印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
また、第二ドアバルブ56の端部56bに、導電性を有するコイルスプリング57が設けられているので、第二ドアバルブ56と真空チャンバ2との電気的接続を維持しつつ、第二ドアバルブ56を閉じる際の端部56bと搬出入部36との衝突を防止することができる。このため、第二ドアバルブ56又は真空チャンバ2の損傷を防止でき、部品寿命を長くすることができる。
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、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。即ち、本実施形態で述べた具体的な材料又は構成等は本発明の一例であり、適宜変更が可能である。
上述の実施形態において、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が上下方向にスライドするように設けられ、ドアバルブ55,56が上方にスライド移動したとき搬出入部36が閉口され、ドアバルブ55,56が下方にスライド移動したとき搬出入部36が開口される構造について説明した。しかしながら、このような構造に限られず、各ドアバルブ55,56が基板10を搬出・搬入可能に排出入口を開閉する構造であれば、他の構造が採用されてもよい。例えば、ドアバルブ55,56が上方にスライド移動したとき搬出入部36を開口し、ドアバルブ55,56が下方にスライド移動したとき搬出入部36を閉口する構造が採用されてもよい。また、各ドアバルブ55,56の構造として、ドアバルブが回転軸を中心に所定角度で回転することによって搬出入部36が開閉される構造が採用されてもよい。
上述の実施形態において、第一ドアバルブ55及び第二ドアバルブ56が上下方向にスライドするように設けられ、ドアバルブ55,56が上方にスライド移動したとき搬出入部36が閉口され、ドアバルブ55,56が下方にスライド移動したとき搬出入部36が開口される構造について説明した。しかしながら、このような構造に限られず、各ドアバルブ55,56が基板10を搬出・搬入可能に排出入口を開閉する構造であれば、他の構造が採用されてもよい。例えば、ドアバルブ55,56が上方にスライド移動したとき搬出入部36を開口し、ドアバルブ55,56が下方にスライド移動したとき搬出入部36を閉口する構造が採用されてもよい。また、各ドアバルブ55,56の構造として、ドアバルブが回転軸を中心に所定角度で回転することによって搬出入部36が開閉される構造が採用されてもよい。
更に、上述の実施形態では、全体に導電性を有するコイルスプリング57が第二ドアバルブ56の端部56bに設けられた構造について説明した。しかしながら、このような構造に限られず、コイルスプリング57を端部56bの全体に設けなくてもよい。
また、図6に示すように、第二ドアバルブ56の端部56bにコイルスプリング57を設けず、端部56bと搬出入部36との間に1mm以下の極小の間隙G2が設けられた構造を採用してもよい。この構造においては、間隙G2の大きさは、端部56bと搬出入部36との間で通電可能に設定されている。つまり、高周波電圧が印加されている際に、リターン電流の経路として、端部56bは容量結合を介して搬出入部36に電気的に接続される。
このような構造においては、第二ドアバルブ56の端部56bと搬出入部36とが接触しないため、例えば、塵埃などが端部56bと搬出入部36との間に堆積することを防止できる。
このような構造においては、第二ドアバルブ56の端部56bと搬出入部36とが接触しないため、例えば、塵埃などが端部56bと搬出入部36との間に堆積することを防止できる。
更に、上述の実施例では、プラズマ処理装置1にプロセスガスとしてSiH4とH2との混合ガスを用い、基板10の処理面10aにμc−Si膜を形成した場合について説明した。しかしながら、このような膜種に限らず、プラズマ処理装置1を利用してa−Si(アモルファスシリコン),SiO2(酸化膜),SiN(チッカ膜),及びSiC(炭化膜)を形成することが可能である。また、基板10に所望の膜を形成する成膜処理に代えて、エッチング処理を行うプラズマ処理装置に上述したプラズマ処理装置1を適用してもよい。この場合、それぞれの処理条件に応じてプロセスガスの種類又は流量が適切に変更される。
以上詳述したように、本発明は、搬出入部における異常放電を防止し、印加可能な高周波電圧を大きくすることができるプラズマ処理装置に有用である。
1…プラズマ処理装置 2…真空チャンバ(チャンバ) 2a…成膜空間(反応室) 4…電極フランジ 5…シャワープレート 9…RF電源(電圧印加部) 10…基板 10a…処理面 15…ヒータ(支持部) 30…アースプレート(プレート部材) 33…内側面 34…側壁 35…外側面 36…搬出入部 55…第一ドアバルブ 56…第二ドアバルブ 56a…面部 56b…端部 57…コイルスプリング(弾性部材) 81…絶縁フランジ 101…処理室 G2…間隙。
Claims (4)
- プラズマ処理装置であって、
側壁を有するチャンバと、電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記チャンバの前記側壁に設けられ、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加するRF電源と、
前記搬出入部に設けられ、前記搬出入部を開閉する第一ドアバルブと、
前記チャンバと電気的に接続され、前記チャンバの内側面と同一平面上に位置する面部を有する第二ドアバルブと、
を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第二ドアバルブは、導電性を有する弾性部材が設けられる端部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第二ドアバルブと前記チャンバとの間に間隙が設けられ、前記第二ドアバルブと前記チャンバとが電気的に接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記反応室内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給するシャワープレートを含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
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