KR100886030B1

KR100886030B1 - 처리 장치 및 덮개의 개폐 기구

Info

Publication number: KR100886030B1
Application number: KR1020070023916A
Authority: KR
Inventors: 준 야마시타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2009-02-26
Also published as: US20070238307A1; JP4889326B2; US7707965B2; JP2007250568A; KR20070093350A

Abstract

처리 용기의 상부에 마련된 개폐 가능한 덮개를 확실히 밀폐시킬 수 있는 처리 장치 및 그것에 이용되는 덮개의 개폐 기구를 제공하는 것이다. 처리 장치(100)는, 처리 용기(1)의 상부에 개폐 가능하게 마련된 덮개(30)와, 덮개를 개폐하는 개폐 기구(50)를 구비하고, 개폐 기구(50)는 처리 용기(1)의 한쪽 단부에 덮개를 회전 가능하게 연결하는 힌지부(51)와, 덮개(30)를 회전시키는 구동부(61)를 가지며, 힌지부(51)는 구동부(61)에 의해 덮개(30)를 회전시킬 때의 회전축이 되는 주축(52)과, 주축(52)의 선단측에 마련되어 덮개(30)의 각도 조정이 가능한 조정축(53)을 갖는다.

챔버, 서셉터, 가스 공급 장치, 배기 장치, 상부 플레이트, 투과판, 덮개, 슬롯 구멍, 도파관, 마이크로파 발생 장치, 모드 변환기, 개폐 기구, 주축, 아암(arm), 실린더, 부착 지그, 액츄에이터, 플라즈마 처리 장치

Description

처리 장치 및 덮개의 개폐 기구{PROCESSING APPARATUS AND LID OPENING/CLOSING MECHANISM}

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 개략 단면도,

도 2는 도 1의 플라즈마 장치에 이용되는 평면 안테나 부재의 구조를 도시한 도면,

도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 덮개의 개폐 기구에 있어서의 힌지부를 도시하는 확대도,

도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 덮개의 개폐 기구를 도시하는 평면도,

도 5는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 덮개의 개폐 기구의 구동부를 도시하는 측면도,

도 6은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 덮개의 개폐 기구에 있어서의 힌지부의 위치 조정부에 스프링을 이용한 예를 도시하는 확대도,

도 7은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 덮개의 개폐 기구에 있어서의 힌지부의 위치 조정부에 액츄에이터를 이용한 예를 도시하는 확대도,

도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서 덮개의 개방 동작을 설명하기 위한 도면,

도 9는 종래의 개폐 기구의 문제를 설명하기 위한 모식도,

도 10은 본 실시 형태에 있어서의 개폐 기구의 효과를 설명하기 위한 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 챔버 2: 하우징부

3: 챔버 벽 4: 지지 부재

5: 서셉터 13: 환형 통로

14: 가스 통로 15: 가스 도입로

15a: 가스 도입구 16: 가스 공급 장치

18, 19: 단부 24: 배기 장치

27: 상부 플레이트 27a: 지지부

28: 투과판 29: 밀봉 부재

30: 덮개 31: 평면 안테나 부재

32: 슬롯 구멍 37: 도파관

37a: 동축 도파관 37b: 직사각형 도파관

39: 마이크로파 발생 장치 40: 모드 변환기

50: 개폐 기구 51: 힌지부

52: 주축 53: 조정축

54: 지지부 55: 부착 부재

56: 조인트 부재 57: 연결부

58: 위치 조절부 61: 구동부

62: 아암 63: 실린더

64: 부착 지그 67: 조절 나사

68: 위치 결정 나사 69: 접시 스프링

70: 코일 스프링 71: 액츄에이터

100: 플라즈마 처리 장치 W: 웨이퍼(기판)

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 플라즈마 처리 등의 처리를 실시하기 위한 처리 장치 및 그것에 이용되는 덮개의 개폐 기구에 관한 것이다.

종래부터, 예컨대 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼에 대하여 에칭, 에싱, 성막 등의 다양한 프로세스가 행해지고 있고, 이들 처리에는 진공 분위기로 유지 가능한 처리 용기 내에서 반도체 웨이퍼에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치가 이용되고 있다.

이와 같은 처리 장치에 있어서는, 내부의 유지 보수가 가능하도록 상부에 개폐 가능한 덮개를 가지고 있다. 이와 같은 덮개의 개폐 기구로서는, 힌지 기구에 마련된 하나의 축을 중심으로 개방시켜 동작시키는 것이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1).

그런데, 반도체 웨이퍼의 대형화에 동반하여, 처리 장치도 대형화하고 있고, 처리 용기도 상하 방향으로 몇 개의 부품(parts)으로 분할되어 있다. 이와 같이 복수의 부품을 조립하는 경우에는, 일반적으로는 볼트 등으로 고정되지만, 볼트를 이용하면 나사부의 마모 등에 의해 티끌이 발생하고, 처리 용기 안으로 낙하하여 반도체 웨이퍼에 악영향을 미치게 된다. 그래서, 각 부품 사이에 O링 등의 밀봉 부재를 개재시키는 것만으로, 볼트를 고정하지 않고 덮개를 닫아 처리 용기 내를 진공화함으로써 내부가 밀폐되도록 하고 있다.

그러나, 이와 같은 경우, 진공화하여 밀봉 부재가 압축되었을 때에 덮개가 수평으로 되도록 설계되기 때문에, 덮개가 닫힐 때의 밀봉 부재가 압축되기 전의 상태에서는, 처리 용기가 대형화하고 있는 경우도 있고, 힌지에 의해 덮개를 회전시켜 닫히도록 하여도 밀봉 부재와 덮개 사이에 간극이 발생하여 진공화가 곤란하게 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 공보 평11-101345호

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 처리 용기의 상부에 마련된 개폐 가능한 덮개를 확실히 밀폐시킬 수 있는 처리 장치 및 그것에 이용되는 덮개의 개폐 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 피처리체를 수용하는 처리 용기와, 이 처리 용기 내에서 피처리체에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구와, 상기 처리 용기의 상부에 개폐 가능하게 마련된 덮개와, 덮개를 개폐하는 개폐 기구를 구비하며, 상기 개폐 기구는 상기 처리 용기의 한쪽 단부에 덮개를 회전 가능하게 연결하는 힌지부와, 상기 덮개를 회전시키는 구동부를 가지며, 상기 힌지부는 상기 구동부에 의해 상기 덮개를 회전시킬 때의 회전축으로 되는 주축과, 상기 주축에 마련되어 덮개의 각도 조정이 가능한 조정축을 갖는 것을 특징으로 하는 처리 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 피처리체를 수용하는 처리 용기 내에서 피처리체에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기 상에 마련된 덮개를 개폐하는 덮개의 개폐 기구로서, 상기 처리 용기의 한쪽 단부에 덮개를 회전 가능하게 연결하는 힌지부와, 상기 덮개를 회전시키는 구동부를 가지며, 상기 힌지부는 상기 구동부에 의해 상기 덮개를 회전시킬 때의 회전축으로 되는 주축과, 상기 주축에 마련되어 덮개의 각도 조정이 가능한 조정축을 갖는 것을 특징으로 하는 덮개의 개폐 기구를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 힌지부는 상기 조정축을 축으로 하여 상기 덮개를 회전시킴으로써 상기 덮개의 위치를 조절하는 위치 조절부를 가지고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 위치 조절부는 상기 덮개의 상하 방향의 위치도 조절 가능한 것이 바람직하다. 이 위치 조절부로서는 나사에 의해 상기 덮개의 위치 조절을 행하는 것, 스프링에 의해 상기 덮개의 위치 조절을 실행하는 것, 액츄에이터에 의해 상기 덮개의 위치 조절을 실행하는 것을 이용할 수 있다.

본 발명은, 상기 덮개와 상기 처리 용기 사이에 밀봉 부재가 개재되어 있는 경우, 상기 처리 기구에 의한 처리가, 상기 처리 용기 안을 진공으로 하여 행하여 지는 경우에 특히 유효하다.

또한, 상기 처리 기구로서는, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생부와, 상기 덮개에 마련되고 상기 마이크로파 발생부에서 발생한 마이크로파를 상기 처리 용기에 인도하는 안테나와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하는 처리 가스 도입 기구를 가지며, 상기 마이크로파에 의해 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 이용할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도이다. 이 플라즈마 처리 장치(100)는, 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나, 예를 들면RLSA(Radial Line Slot Antenna; 래디얼 라인 슬롯 안테나)에서 처리실 내에 마이크로파 등의 마이크로파를 도입하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 고밀도이면서 저전자 온도인 마이크로파 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있다.

플라즈마 처리 장치(100)는, 기밀하게 구성되고, 웨이퍼(W)가 반입되는 접지된 대략 원통 형상의 챔버(처리 용기)(1)를 가지고 있다. 이 처리 챔버(1)는, 알루미늄 또는 스테인레스강 등의 금속 재료로 이루어지고, 그 하부를 구성하는 하우징부(2)와, 그 위에 배치된 챔버 벽(3)으로 구성되어 있다. 또한, 챔버(1)의 상부에는, 처리 공간에 마이크로파를 도입하기 위한 안테나부로서 기능하는 덮개(30)가 개폐 가능하게 마련되어 있다.

하우징부(2)의 바닥벽(2a)의 대략 중앙부에는 원형의 개구부(10)가 형성되어 있고, 바닥벽(2a)에는 이 개구부(10)와 연통하고, 하방을 향해서 돌출하여 챔버(1) 내부를 균일하기 배기하기 위한 배기실(11)이 마련되어 있다.

하우징부(2) 내에는 피처리체인 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 서셉터(5)가, 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 상방으로 연장하는 원통 형상의 지지 부재(4)에 의해 지지된 상태로 마련되어 있다. 서셉터(5) 및 지지 부재(4)를 구성하는 재료로서는, 석영이나 AlN, Al₂O₃ 등의 세라믹 재료를 들 수 있지만, 그 중에서도 열전도성이 양호한 AlN이 바람직하다. 서셉터(2)의 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(8)이 마련되어 있다. 또한, 서셉터(5)에는 저항 가열형의 히터(도시하지 않음)가 매설되어 있고, 히터 전원(6)으로부터 급전됨으로써 서셉터(5)를 가열하고, 그 열로 피처리체인 웨이퍼(W)를 가열한다. 서셉터(5)의 온도는 서셉터(5)에 매설된 열전쌍(20)에 의해 측정되고, 열전쌍(20)으로부터의 신호에 기초하여 온도 컨트롤러(21)가 히터 전원(6)을 제어하고, 예를 들면 실온으로부터 1000℃까지의 범위에서 온도 제어 가능하게 되어 있다.

또한, 서셉터(5)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 웨이퍼 지지 핀(도시하지 않음)이 서셉터(5)의 표면에 대하여 출몰 가능하게 마련되어 있다. 서셉터(5)의 외주측에는, 챔버(1) 안을 균일 배기하기 위한 배플 플레이트(baffle plate)(7)가 환형으로 마련되고, 이 배플 플레이트(7)는 복수의 지주(7a)에 의해 지지되어 있다. 또한, 챔버(1)의 내주에 석영으로 이루어지는 원통 형상의 라이너(liner)(42)가 마련되어 있고, 챔버 구성 재료에 의한 금속 오염을 방지하여, 깨끗한 환경을 유지하도록 되어 있다. 라이너(42)로서는, 세라믹(Al₂O₃, AlN, Y₂O₃ 등)을 적용할 수도 있다.

상기 배기실(11)의 측면에는 배기관(23)이 접속되어 있고, 이 배기관(23)에는 고속 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 그리고 이 배기 장치(24)를 작동시킴으로써 챔버(1) 안의 가스가, 배기실(11)의 공간(11a) 안으로 균일하게 배출되어, 배기관(23)을 거쳐 배기된다. 이에 의해 챔버(1) 안은 소정의 진공도, 예를 들면 0.133Pa까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.

하우징부(2)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 실행하기 위한 반입출구와, 이 반입출구를 개폐하는 게이트 밸브가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음).

챔버(1)의 측벽에는, 챔버(1) 내에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입로가 형성되어 있다. 구체적으로는, 하우징부(2)의 측벽의 상단에는, 단부(18)가 형성되어 있고, 후술하는 바와 같이 챔버 벽(3)의 하단에 형성된 단부(19) 사이에 환형 통로(13)를 형성하고 있다.

챔버 벽(3)의 상단부는 덮개(30)가 결합하고, 챔버 벽(3)의 하단부는 하우징부(2)의 상단과 접합하도록 되어 있다. 챔버 벽(3)의 내부에는 가스 통로(14)가 형성되어 있다.

챔버 벽(3)의 상하의 접합부에는, 예를 들면 O링 등의 밀봉 부재(9a, 9b, 9c)가 마련되어 있고, 이에 의해 접합부의 기밀 상태가 유지된다. 이들 밀봉 부 재(9a, 9b, 9c)는, 예를 들면 불소계 고무 재료로 이루어져 있다.

챔버 벽(3)의 내주면의 하단부는, 하방으로 치마 형상(스커트 형상)으로 수직 하강한 돌출부(17)가 환형으로 형성되어 있다. 이 돌출부(17)는 챔버 벽(3)과 하우징부(2)의 경계(접면부)를 덮도록 마련되어 있고, 플라즈마에 노출되면 열화하기 쉬운 재료로 이루어지는 밀봉 부재(9b)에 플라즈마가 직접 작용하는 것을 방지하는 역할을 다하고 있다. 또한, 챔버 벽(3)의 하단에는, 하우징부(2)의 단부(18)와 조합하여 환형 통로(13)를 형성할 수 있도록 단부(19)가 마련되어 있다.

또한 챔버 벽(3)의 상단부에는, 내주면을 따라 복수 개소(예를 들면 32개소)의 가스 도입구(15a)가 균등하게 마련되어 있고, 이들 가스 도입구(15a)로부터는 수평으로 연장되는 도입로(15b)가 마련되어 있다. 이 가스 도입로(15b)는 챔버 벽(3) 내에서 연직 방향으로 형성되는 가스 통로(14)와 연통하고 있다.

가스 통로(14)는 하우징부(2)의 상부와 챔버 벽(3)의 하부와의 접면부에, 단부(18)와 단부(19)에 의해 형성된 홈으로 이루어지는 환형 통로(13)에 접속하고 있다. 이 환형 통로(13)는 처리 공간을 둘러싸도록 대략 수평 방향으로 환형으로 연통하고 있다. 또한, 환형 통로(13)는 하우징부(2) 안의 임의의 개소(예를 들면 균등한 4개소)에 하우징부(2)에 대하여 수직 방향으로 형성된 통로(12)를 거쳐 가스 공급 장치(16)와 접속되어 있다. 환형 통로(13)는 각 가스 통로(14)로 가스를 균등 배분하여 공급하는 가스 분배 수단으로서의 기능을 가지고 있고, 처리 가스가 특정한 가스 도입구(15a)에 치우쳐 공급되는 것을 방지하도록 기능한다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 가스 공급 장치(16)로부터의 가스를, 통 로(12), 환형 통로(13), 각 가스 통로(14)를 거쳐 32개소의 가스 도입구(15a)로부터 균일하게 챔버(1) 내에 도입할 수 있으므로, 챔버(1) 안의 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.

챔버(1)의 상부는 개구부로 되어 있고, 이 개구부를 막도록 안테나부로서 기능하는 덮개(30)가 기밀하게 배치 가능하게 되어 있다. 이 덮개(30)는 후술하는 개폐 기구(50)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.

덮개(30)는, 서셉터(5)의 쪽으로부터 순차로, 투과판(28), 평면 안테나 부재(31), 지파재(retardation material)(33), 예를 들면 알루미늄이나 스테인레스강 등의 금속재로 이루어지는 실드 부재(34)로 덮여지고, 지지 부재(36)를 거쳐 단면이 L자형을 한 환형의 가압 링(35)에 의해 O링을 거쳐 상부 플레이트(27)의 지지 부재에 기밀하게 고정되어 있다. 덮개(30)가 닫힌 상태에 있어서는, 챔버(1)의 상단과 상부 플레이트(27)가 밀봉 부재(9c)에 의해 밀봉된 상태로 된다.

투과판(28)은, 유전체, 예를 들면 석영이나 Al₂O₃, AlN, 사파이어, SiN 등의 세라믹으로 이루어지고, 마이크로파를 투과하여 챔버(1) 안의 처리 공간에 도입하는 마이크로파 도입창으로서 기능한다. 투과판(28)의 하면[서셉터(5)측]은 평탄한 형상에 한정되지 않고, 마이크로파를 균일화하여 플라즈마를 안정시키기 위해서, 예를 들면 오목부나 홈을 형성하여도 된다. 이 투과판(28)은 안테나부(30)의 외주 하방으로 환형으로 배치하여 준비된 상부 플레이트(27)의 내주면의 돌기부(27a)에 의해, 밀봉 부재(29)를 거쳐 기밀 상태로 지지되어 있다. 따라서, 덮개(30)가 닫힌 상태로 챔버(1) 내를 기밀하게 유지하는 것이 가능해진다.

평면 안테나 부재(31)는 원판 형상을 이루고 있고, 투과판(28)의 상방 위치에 있어서, 실드 부재(34)의 내주면에 고정되어 있다. 이 평면 안테나 부재(31)는, 예를 들면 표면이 금 또는 은 도금된 동판 또는 알루미늄판으로 이루어지며, 마이크로파 등의 전자파를 방사하기 위한 다수의 슬롯 구멍(32)이 소정의 패턴으로 관통하여 형성된 구성으로 되어 있다.

슬롯 구멍(32)은, 예를 들면 도 2에 도시하는 바와 같이 긴 홈 형상을 이루고, 전형적으로는 인접하는 슬롯 구멍(32)끼리가 「T」자 형상으로 배치되고, 이들 복수의 슬롯 구멍(32)이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 슬롯 구멍(32)의 길이나 배열 간격은 마이크로파의 파장(λg)에 따라 결정되고, 예를 들면 슬롯 구멍(32)의 간격은, 1/4λg, 1/2λg 또는 λg로 되도록 배치된다. 또한, 도 2에 있어서는, 동심원 형상으로 형성된 인접하는 슬롯 구멍(32)끼리의 간격을 Δr로 도시하고 있다. 또한, 슬롯 구멍(32)은 원 형상, 원호 형상 등의 다른 형상이어도 된다. 또한, 슬롯 구멍(32)의 배치 형태는 특별히 한정되지 않고, 동심원 형상의 것 외에, 예를 들면, 나선 형상, 방사 형상으로 배치할 수도 있다.

지파재(33)는 진공보다도 큰 유전율을 가지고 있고, 평면 안테나 부재(31)의 상면에 마련되어 있다. 이 지파재(33)는, 예를 들면 석영, 세라믹, 폴리테트라 플르오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 구성되어 있고, 진공 중에서는 마이크로파의 파장이 길어지므로, 마이크로파의 파장을 짧게 하여 플라즈마를 조정하는 기능을 가지고 있다. 또한, 평면 안테나 부재(31)와 투과판(28) 사이, 또한 지파재(33)와 평면 안테나(31) 사이는, 각각 밀착시켜도 좋고 간격을 떨어뜨려도 무방하다.

실드 부재(34)에는 냉각수 유로(34a)가 형성되어 있고, 거기에 냉각수를 통류시킴으로써, 실드 부재(34), 지파재(33), 평면 안테나(31), 투과판(28), 상부 플레이트(27)를 냉각하도록 되어 있다. 이에 의해, 변형이나 파손을 방지하여, 안정된 플라즈마를 생성하는 것이 가능하다. 또한, 실드 부재(34)는 접지되어 있다.

실드 부재(34) 상벽의 중앙에는 개구부(34b)가 형성되어 있고, 이 개구부(34b)에는 도파관(wave guide tube)(37)이 접속되어 있다. 이 도파관(37)의 끝에는 매칭 회로(matching circuit)(38)를 거쳐 마이크로파 발생 장치(39)가 접속되어 있다. 이에 의해, 마이크로파 발생 장치(39)에서 발생한, 예를 들면 주파수 2.45GHz의 마이크로파가 도파관(37)을 거쳐 상기 평면 안테나 부재(31)에 전파되도록 되어 있다. 마이크로파의 주파수로서는, 8.35GHz, 1.98GHz 등을 이용할 수도 있다.

도파관(37)은 상기 실드 덮개(34)의 개구부(34b)로부터 상방으로 연장되는 단면 원 형상의 동축 도파관(37a)과, 이 동축 도파관(37a)의 상단부에 모드 변환기(40)를 거쳐 접속된 수평 방향으로 연장되는 직사각형 도파관(37b)을 가지고 있다. 직사각형 도파관(37b)과 동축 도파관(37a) 사이의 모드 변환기(40)는 직사각형 도파관(37b) 내부를 TE 모드로 전파하는 마이크로파를 TEM 모드로 변환하는 기능을 가지고 있다. 동축 도파관(37a)의 중심에는 내부 도체(41)가 연장되어 있고, 내부 도체(41)는 그 하단부에 있어서 평면 안테나 부재(31)의 중심에 접속 고정되어 있다. 이에 의해, 마이크로파는 동축 도파관(37a)의 내부 도체(41)를 거쳐 평면 안테나 부재(31)로 방사 형상으로 효율적으로 균일하게 전파된다.

다음에, 도 3 내지 도 5를 참조하여 덮개(30)의 개폐 기구(50)에 대해서 설명한다. 개폐 기구(50)는 힌지부(51)와, 구동부(61)를 갖고 있다.

힌지부(51)는, 도 3의 확대도 및 도 4의 평면도에 도시하는 바와 같이, 덮개(30)를 회전시킬 때의 회전축으로 되는 주축(52)과, 주축(52)의 선단측에 마련되어 덮개(30)의 각도 조정이 가능한 조정축(53)을 가지며, 또한 주축(52)을 회전가능하게 지지하는 지지부(54)와, 지지부(54)를 챔버(1)에 부착하는 부착 부재(55)와, 주축(52)에 고정되고, 또한 조정축(53)을 회전 가능하게 지지하는 조인트 부재(56)와, 덮개(30)와 조정축(53)을 연결하는 연결부(57)와, 연결부(57)의 위치 조절을 실행함으로써 덮개(30)의 위치 조절을 실행하는 위치 조절부(58)를 갖는다. 조인트 부재(56)는 주축(52)측의 주축 고정부(56a)와, 조정축(53)측의 조정축 지지부(56c)와, 주축 고정부(56a) 및 조정축 지지부(56c)에 고정된 중간부(56b)를 갖고 있다. 이 중간부(56b)는, 주축 고정부(56a)의 상면과 조정축 지지부(56c)의 측면에 나사를 고정하고, 대략 L자 형상을 이루고 있다.

또한, 구동부(61)는, 도 4의 평면도 및 도 5의 측면도에 도시하는 바와 같이, 주축(52)의 양단부에 부착된 한 쌍의 아암(62)과, 각 아암(62)의 선단부에 마련된 한 쌍의 실린더(63)를 갖는다. 실린더(63)의 타단은 챔버(1)에 고정된 부착 지그(64)에 회전 가능하게 부착되어 있다. 아암(62) 및 부착 지그(64)와 실린더(63)는 각각 축(62a, 64a)을 거쳐 접속되어 있고, 이들은 상대적으로 회전 가능 하게 되어 있다. 그리고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 덮개(30)가 닫힌 상태에서는, 실린더(63)의 피스톤(63a)은 후퇴한 상태이며, 이 상태로부터 피스톤(63a)을 진출시킴으로써, 아암(62)이 주축(52)을 축으로 하여 화살표 A의 방향으로 회전하고, 이때의 주축(52)의 회전에 따라 덮개(30)가 상방으로 회전하여 열리도록 되어 있다. 또한, 구동부(61)의 구동 장치로서는 실린더에 한정하지 않고 다른 것이어도 된다.

위치 조절부(58)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 연결부(57)의 조정축(53)보다도 외측으로 연장되는 돌출부(57a)의 상하면 사이에 배치되도록 마련된 한 쌍의 조절 나사(67)를 갖는다. 이 조절 나사(67)를 조절함으로써, 조정축(53)에 대하여 덮개(30)의 각도를 미세 조정할 수 있다. 조절 나사(67)는 조인트 부재(56)의 조정축 지지부(56c)로부터 상기 돌출부(57a)의 상하 사이에 배치되도록 돌출한 한 쌍의 나사 부착부(56d)에 부착되어 있다. 또한, 조정축(53)은 연결부(57)에 마련된 삽입 구멍(57b)에 삽입되도록 되어 있고, 이들 사이에는 틈(clearance)이 있어, 위치 결정 나사(68)로 조정축(53)과 연결부(57)의 위치 조정이 가능하게 되어 있다. 이에 의해 상기 조절 나사(67)와 위치 결정 나사(68)로 덮개(30)의 높이 방향의 미세 조정도 가능하게 되어 있다. 또한, 위치 결정 나사(68)를 대신하여 고정 나사로 하여도 된다.

위치 조절부(58)는, 조절 나사(67)를 마련하는 대신에, 도 6a에 도시하는 바와 같은 한 쌍의 접시 스프링(69)이나, 도 6b에 도시하는 바와 같은 코일 스프링(70) 등의 탄성 부재를 마련함으로써, 자동적으로 위치 조절 가능하도록 할 수도 있다. 또한, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 연결부(57)로부터 2개의 돌출부(57a')를 돌출시켜, 조인트 부재(56)에 돌출부(56e)를 마련하고, 돌출부(56e)를 2개의 돌출부(57a') 사이에 삽입하고, 돌출부(56e)와 돌출부(57a') 사이에 코일 나사(72) 등의 탄성 부재를 마련함으로써 자동적으로 위치 조절을 실현하는 것도 가능하다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 돌출부(57a)의 양측에, 에어 실린더 등의 액츄에이터(71)를 마련하여 조절하도록 하여도 된다.

다음으로, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)의 동작에 대해서 설명한다.

이 플라즈마 처리 장치(100)는, 우선, 덮개(30)가 닫혀 밀폐된 상태로, 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내에 반입하고, 서셉터(5) 위에 탑재한다. 그리고, 가스 공급 장치(16)로부터, 예를 들면 Ar, Kr, He 등의 희가스, 예를 들면 O₂, N₂O, NO, NO₂, CO₂ 등의 산화 가스, 예를 들면 N₂, NH₃ 등의 질화 가스 외에, 성막 가스, 에칭 가스 등의 처리 가스를 소정의 유량으로 가스 도입구(15a)를 거쳐 챔버(1) 내에 도입한다.

다음으로, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파를, 매칭 회로(38)를 거쳐 도파관(37)에 인도하고, 직사각형 도파관(37b), 모드 변환기(40), 및 동축 도파관(37a)을 순차적으로 통과시켜서 내부 도체(41)를 거쳐 평면 안테나 부재(31)에 공급하고, 평면 안테나 부재(31)의 슬롯으로부터 투과판(28)을 거쳐 챔버(1) 내에 방사시킨다.

마이크로파는, 직사각형 도파관(37b) 내에서는 TE 모드로 전파하고, 이 TE 모드의 마이크로파는 모드 변환기(40)에서 TEM 모드로 변환되어, 동축 도파관(37a) 안을 평면 안테나 부재(31)를 향하여 전파되어 간다. 평면 안테나 부재(31)로부터 투과판(28)을 거쳐 챔버(1)에 방사된 마이크로파에 의해 챔버(1) 내에서 전자계가 형성되고, 처리 가스가 플라즈마화한다.

이 플라즈마는, 마이크로파가 평면 안테나 부재(31)의 다수의 슬롯 구멍(32)으로부터 방사됨으로써, 대략 1×10¹⁰~5×10¹²/cm³의 고밀도이고, 또한 웨이퍼(W) 근방에서는, 대략 1.5eV 이하의 저전원 온도 플라즈마로 된다. 따라서, 이 플라즈마를 웨이퍼(W)에 대하여 작용시킴으로써, 플라즈마 데미지를 억제한 처리가 가능하게 된다.

이와 같은 플라즈마 처리 장치(100)의 유지 보수를 행할 때에는, 안테나부인 덮개(30)를 연다. 이때, 개폐 기구(50)의 구동부(61)에 있어서의 실린더(63)의 피스톤(63a)을 진출시키고, 아암(62)을 화살표 A방향으로 회전시킴으로써, 덮개(30)를 주축(52)을 회전축으로 하여 화살표 A방향으로 회전하여 열린다. 도 8a에 도시하는 바와 같이, 실린더(63)의 피스톤(63a)이 가장 신장된 시점에서 덮개(30)는 90도 열리고, 다시 피스톤(63a)이 후퇴하여 가서, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 180도의 위치까지 개방되도록 되어 있다.

유지 보수가 종료되어 덮개(30)를 닫을 때에는, 이번에는 도 8b의 상태로부터 실린더(63)를 조정하여 덮개(30)를 반대측으로 회전시킨다. 이때, 챔버(1)의 하우징부(2)와 챔버 벽(3) 사이에는 밀봉 부재(9a, 9b)가 개재되어 있고, 챔버 벽(3)의 위에는 밀봉 부재(9c)가 마련되어 있고, 이들은 압축되어 있지 않은 상태이므로, 주축(52)을 회전축으로 하여 덮개(30)를 회전시켜 덮이도록 하면, 덮개(30)의 선단측(회전축과 반대측)에 있어서 덮개와 챔버(1) 사이에 간극이 생기게 된다.

이를 도 9의 모식도를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

통상, 덮개(30)는, 밀봉 부재가 압축되었을 때에 수평으로 되도록 설계되므로, 덮개(30)가 닫힐 때의 밀봉 부재가 압축되기 전의 상태에서는, 챔버(1)의 상면의 위치가, 도 9의 파선으로 도시하는 밀봉 부재가 압축되었을 때의 위치(P)보다도 높아져 있어, 단순히 덮개(30)를 주축(52)을 중심으로 회전시킨 것만으로는, 덮개(30)의 선단부가 챔버(1)의 상면에 도달하기 전에 덮개(30)의 기단부가 챔버(1)의 상면에 도달하기 때문에, 덮개(30)의 선단부에서 간극(S)이 생기게 되어, 밀폐되지 않는다. 이 때문에, 이대로는 진공화가 곤란하다.

본 실시 형태에서는, 힌지부(51)에 조정축(53)을 마련하고, 위치 조절부(58)에서 이 조정축(53)을 회전축으로 하여 덮개(30)의 각도를 조절함으로써, 이와 같은 문제를 해소한다. 즉, 도 10에 도시하는 바와 같이, 밀봉 부재가 압축되어 있지 않은 상태에서도, 덮개(30)의 각도 조절을 실행함으로써 덮개(30)를 수평 상태로 유지할 수 있어, 챔버(1)를 밀폐 상태로 할 수 있다. 이 때문에, 이대로 진공화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 각도를 조절한 것만으로는, 덮개(30)의 위치가 충분히 조정할 수 없는 경우가 생기는 경우도 있지만, 그 경우에도, 위치 조절부(58)에 있어서, 덮개(30)의 각도 조절뿐만 아니라, 상하 위치의 조절을 실행함으로써, 덮개(30)의 적절한 위치 맞춤을 실행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.예를 들면, 상기 실시 형태에서는, RLSA 방식의 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명했지만, 예를 들면 리모트 플라즈마 방식, ICP 방식, ECR 방식, 표면반사파 방식, 마그네트론 방식 등의 다른 플라즈마 처리 장치이어도 되고, 플라즈마 처리의 내용도, 특별히 한정되는 것은 아니고, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 성막 처리, 에칭 처리 등의 다양한 플라즈마 처리를 대상으로 할 수 있다. 또한, 본 발명은, 플라즈마 처리에 한정되지 않고, 챔버 내에서 소정의 처리를 실행하는 진공 처리 장치이면, 다른 처리에도 적용할 수 있고, 게다가, 진공 처리에 한하는 것도 아니다. 또한, 피처리체에 대해서도, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, FPD용 유리 기판, 화합물 반도체 기판 등의 다른 기판을 대상으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 본 발명은, 피처리체를 수용하는 처리 용기의 상부에 마련된 덮개를 개폐시키는 개폐 기구의 힌지부를, 구동부에 의해 덮개를 회전시킬 때의 회전축으로 되는 주축과, 주축의 선단측에 마련되어, 덮개의 각도 조정이 가능한 조정축을 갖는 것으로 하였기 때문에, 주축에 대한 회전만으로는 덮개와 처리 용기 사이에 간극이 생기는 경우에서도, 조정축을 축으로 하여 덮개를 회전시킴으로써 덮개의 각도를 조정하여 간극을 해소할 수 있어, 확실히 덮개를 처리 용기에 밀폐시킬 수 있다.

Claims

피처리체를 수용하는 처리 용기와, 이 처리 용기 내에서 피처리체에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구와, 상기 처리 용기의 상부에 개폐 가능하게 마련된 덮개와, 덮개를 개폐하는 개폐 기구를 구비하고,

상기 개폐 기구는 상기 처리 용기의 한쪽 단부에 덮개를 회전 가능하게 연결하는 힌지부와, 상기 덮개를 회전시키는 구동부를 가지며,

상기 힌지부는 상기 구동부에 의해 상기 덮개를 회전시킬 때의 회전축이 되는 주축과, 상기 주축에 마련되어 덮개의 각도 조정이 가능한 조정축을 가지며,

상기 힌지부는 상기 조정축을 축으로 하여 상기 덮개를 회전시킴으로써 상기 덮개의 위치를 조절하는 위치 조절부를 갖고 있으며,

상기 덮개와 상기 처리 용기 사이에 밀봉 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 위치 조절부는 상기 덮개의 상하 방향의 위치도 조절 가능한 것을 특징으로 하는

처리 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 처리 기구에 의한 처리는 상기 처리 용기 안을 진공으로 해서 실행되는 것을 특징으로 하는

처리 장치.
삭제
피처리체를 수용하는 처리 용기 내에서 피처리체에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에서, 상기 처리 용기 상에 마련되는 덮개를 개폐하는 덮개의 개폐 기구에 있어서,

상기 처리 용기의 한쪽 단부에 덮개를 회전 가능하게 연결하는 힌지부와, 상기 덮개를 회전시키는 구동부를 가지며,

상기 힌지부는 상기 구동부에 의해 상기 덮개를 회전시킬 때의 회전축이 되는 주축과, 상기 주축에 마련되어 덮개의 각도 조정이 가능한 조정축을 가지며,

상기 힌지부는 상기 조정축을 축으로 하여 상기 덮개를 회전시킴으로써 상기 덮개의 위치를 조절하는 위치 조절부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는

덮개의 개폐 기구.
삭제
제 10 항에 있어서,

상기 위치 조절부는 상기 덮개의 상하 방향의 위치도 조절 가능한 것을 특징으로 하는

덮개의 개폐 기구.
삭제
삭제
삭제