KR20200115176A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 메인테넌스 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 메인테넌스 방법 Download PDF

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KR20200115176A
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마나부 구로다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

메인테넌스 작업이 간이한 플라즈마 처리 장치 및 그 메인테넌스 방법을 제공한다. 플라즈마화된 처리 가스에 의해, 기판의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치는 처리 가스가 공급부가 되는 처리 용기 내에 마련되며, 처리 대상의 기판이 탑재되는 탑재대를 구비한다. 지축부는 이면측으로부터 탑재대를 지지하고, 처리 용기의 벽부를 관통하며 외부로 돌출된 돌출 부분을 갖는 동시에, 탑재대를 축 주위로 회전시키는 회전 기구에 접속된다. 고주파 전원부는 플라즈마 처리용의 고주파 전력을 공급하고, 고주파 실드는 지축부의 돌출 부분을 덮어 고주파의 누설을 억제한다. 지축부 및 고주파 실드는 길이방향으로 분할하고, 일체로 분리 가능한 모듈부를 포함한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 메인테넌스 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND MAINTENANCE METHOD THEREOF}
본 개시는 플라즈마 처리 장치 및 그 메인테넌스 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서는 기판인 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라 기재함)에 대해서 각종의 처리 가스를 공급하는 것에 의해, 성막이나 에칭 등의 여러가지 처리가 실행된다. 이러한 종류의 기판 처리에는, 처리 용기 내에 탑재대를 배치하고, 기판이 배치된 상태의 탑재대를 회전시키면서, 플라즈마화한 처리 가스를 공급하는 것이 있다. 이 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에서는, 탑재대를 회전 가능하게 하면서, 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 각종 기구가 필요하게 된다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 보트에 복수의 기판을 탑재하고 전자파에 의한 가열을 실행할 때, 보트를 회전시키는 회전축의 주위에 전자파를 차폐하는 커버를 마련하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 처리 용기 내에서 처리 가스에 마이크로파를 조사하여 플라즈마 처리를 실행하는 장치에 있어서, 기판을 보지하는 기판 보지 기구의 하면을 지지하는 동시에, 처리 용기를 관통하며 외부의 회전 기구에 접속된 지지축이 기재되어 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는 자성 유체 시일을 이용하여, 상기 지지축과 처리 용기 사이를 기밀하게 폐색하고 있는 바, 마이크로파의 누설에 의한 자성 유체 시일의 가열을 방지하기 위한 초크 기구가 마련되어 있다.
일본 특허 공개 제 2009-188161 호 공보 일본 특허 공개 제 2016-21524 호 공보
본 개시는 메인테넌스 작업이 간이한 플라즈마 처리 장치 및 그 메인테넌스 방법을 제공한다.
본 개시는 플라즈마화된 처리 가스에 의해, 기판의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
상기 처리 가스의 공급을 실행하는 처리 가스 공급부가 마련된 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 마련되며, 처리 대상의 기판이 탑재되는 탑재대와,
기판이 탑재되는 면의 이면측으로부터 상기 탑재대를 지지하고, 상기 처리 용기의 벽부를 관통하며 외부로 돌출된 돌출 부분을 갖는 동시에, 상기 탑재대를 축 주위로 회전시키는 회전 기구에 접속된 지축부와,
플라즈마 처리용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원부와,
상기 고주파 전력의 외부로의 누설을 억제하기 위해, 상기 지축부의 돌출 부분을 덮는 고주파 실드를 구비하고,
상기 지축부 및 상기 고주파 실드를 길이방향으로 분할하고, 일체로 분리 가능한 모듈부를 포함하는 플라즈마 처리 장치이다.
본 개시에 의하면, 메인테넌스 작업을 간이하게 할 수 있다.
도 1은 본 개시된 플라즈마 처리 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 평면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 3은 상기 플라즈마 처리 장치의 지축부의 종단 측면도이다.
도 4는 상기 지축부의 내부 구조를 도시하는 종단 측면도이다.
도 5는 상기 지축부의 회전 기구를 도시하는 평면도이다.
도 6은 상기 지축부의 분해도이다.
도 7은 상기 플라즈마 처리 장치에 마련되는 탑재대의 회전 각도를 검출하는 기구를 도시하는 설명도이다.
도 8은 상기 지축부에 마련되는 베어링의 전해 부식을 억제하기 위한 등전위화부의 구성예를 도시하는 종단 측면도이다.
도 9는 상기 등전위화부의 다른 구성예를 도시하는 종단 측면도이다.
본 개시의 일 실시형태로서, 플라즈마화한 처리 가스를 이용하여 기판에 대한 성막을 실행하는 플라즈마 처리 장치(2)의 구성예에 대해서 설명한다. 플라즈마 처리 장치(2)의 상세한 구성을 설명하기 전에, 상기 플라즈마 처리 장치(2)가 마련되는 기판 처리 시스템(1)에 대해서, 도 1을 참조하면서 간단하게 설명해 둔다.
본 예의 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 반입·반출 포트(11)에 대해서, 예를 들면 직경이 300㎜의 원형 기판인 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)가 탑재된다. 내부가 상압 분위기인 반입·반출 모듈(12) 내에는 반송 기구(120)가 마련되어 있으며, 반송 기구(120)는 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 로드록실(122) 내에 반송한다. 로드록실(122)은 그 내부를 상압 분위기와 진공 분위기 사이로 전환 가능하게 구성되어 있다.
상기 로드록실(122)에 접속된 진공 반송 모듈(13)은 진공 분위기가 형성된 진공 반송실(14)을 구비하고, 그 내부에 배치된 기판 반송 기구(15)를 이용하여, 진공 분위기의 로드록실(122)로부터 웨이퍼(W)를 수취한다.
여기에서 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 예의 진공 반송 모듈(13)은 예를 들면 평면으로 보았을 때, 전후방향에 장변을 갖는 장방형으로 되어 있다. 또한, 진공 반송실(14)의 장방형의 서로 대향하는 장변에 상당하는 측벽에는, 각각 복수, 예를 들면 2매의 플라즈마 처리 장치(2)가 접속되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이 예에 있어서의 플라즈마 처리 장치(2)는 진공 분위기 중에서 복수 매, 예를 들면 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 일괄하여 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.
반입·반출 모듈(12)과 진공 반송 모듈(13) 사이, 진공 반송 모듈(13)과 플라즈마 처리 장치(2) 사이는 게이트 밸브(G)를 이용하여 개폐가 실행된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 반송 기구(15)는 다관절 아암으로 이루어지며, 웨이퍼(W)를 보지하는 기판 보지부(16)를 구비하고 있다. 기판 보지부(16)는 제 1 기판 보지부(161), 제 2 기판 보지부(162)를 구비한다. 이들 기판 보지부(161, 162)는 기단부에서 접속부(163)에 접속되며 기판 보지부(16)를 구성하고, 상술의 다관절 아암의 선단부에 마련된다.
기판 반송 기구(15)는 제 1 기판 보지부(161) 및 제 2 기판 보지부(162)에 의해 2매의 웨이퍼(W)를 보지한 상태에서 플라즈마 처리 장치(2)에 진입한다.
이하, 도 2도 참조하면서, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치(2)의 구성예에 대해서 설명한다. 또한, 도 1 중에 병기한 기판 처리 시스템(1) 내의 기기의 배치 관계를 나타내는 좌표(X-Y-Z 좌표)와는 별도로, 도 2 내지 도 6에는 플라즈마 처리 장치(2) 내의 기기의 배치 관계를 설명하기 위한 부좌표(X'-Y'-Z' 좌표)를 병기하고 있다. 부좌표는 진공 반송 모듈(13)과 접속되는 위치를 바로 앞측으로 하고, X' 방향을 전후방향, Y' 방향을 좌우방향으로 하여 설명한다.
진공 반송실(14)에 접속되어 있는 6개의 플라즈마 처리 장치(2)는 서로 동일하게 구성되며, 병행하여 웨이퍼(W)의 처리를 실행할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(2)는 평면에서 보아 직사각형의 처리 용기(20)를 구비하고 있다. 처리 용기(20)는 내부 분위기를 진공 배기하는 것이 가능한 진공 용기로서 구성되어 있다. 도 2 중의 도면부호(201)는 처리 용기(20)의 천장 부재, 도면부호(202)는 용기 본체이다.
용기 본체(202)의 바로 앞측의 측벽에는, 게이트 밸브(G)를 거쳐서 진공 반송실(14)에 접속되는 2개의 반입·반출구(도시하지 않음)가 좌우방향(도 2 중, Y' 방향)으로 나열되도록 형성되어 있다. 이 반입·반출구는 게이트 밸브(G)에 의해 개폐된다. 여기에서, 도 2에 도시하는 플라즈마 처리 장치(2)는 진공 반송실(14)측에서 보아 좌우로 나열되어 배치된 한쪽측의 반입·반출구의 배치 위치에서 처리 용기(20)를 종단한 도면이다.
처리 용기(20) 내에는, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리를 실행하기 위한 2개의 처리 공간(S1, S2)이 배치되어 있다.
이어서 처리 공간(S1, S2)을 포함하는 처리 용기(20)의 내부 구조에 대해서 설명한다. 2개의 처리 공간(S1, S2)은 서로 동일하게 구성되어 있다. 각 처리 공간(S1, S2)은 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(22)와, 이 탑재대(22)와 대향하여 배치된 가스 공급부(4) 사이에 형성된다. 이하, 도 2에 도시하는 처리 공간(S2)을 참조하면서 설명한다.
탑재대(22)는 하부 전극을 겸용하는 것이며, 예를 들면 금속, 또는 금속 메시의 전극(23)을 매립한 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 편평한 원판형상으로 형성된다. 후술하는 바와 같이, 전극(23)은 정합기(70) 등을 거쳐서, 플라즈마화한 처리 가스 중의 이온을 인입하기 위한 제 2 고주파 전원(72)에 접속된다. 제 2 고주파 전원(72)은 본 예에 있어서의 플라즈마 처리용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원부에 상당한다.
도 2에는 실선으로 처리 위치에 있는 탑재대(22)를 묘사하며, 점선으로 주고받음 위치에 있는 탑재대(22)를 각각 도시하고 있다. 처리 위치란, 기판 처리(성막 처리)를 실행할 때의 위치이며, 주고받음 위치란, 상술의 기판 반송 기구(15)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 실행하는 위치이다. 탑재대(22)에는, 상기 탑재대(22)에 탑재된 각 웨이퍼(W)를 60℃ 내지 600℃로 가열하기 위한 히터(24)가 매설되어 있다. 히터(24)는 후술의 전원(75)으로부터 전력의 공급을 받는다. 또한, 탑재대(22)에는, 웨이퍼(W)의 가열을 실행하는 탑재대(22)의 온도를 측정하기 위한 센서부인, 도시하지 않은 열전쌍이 매설되어 있다.
또한, 처리 용기(20) 내의 저면에는 복수개, 예를 들면 3개의 주고받음 핀(25)이 탑재대(22)에 대응한 위치에 마련되는 한편, 탑재대(22)에는, 이 주고받음 핀(25)의 통과 영역을 형성하기 위한 관통 구멍(26)이 형성되어 있다. 탑재대(22)를 주고받음 위치에 하강시키면, 주고받음 핀(25)이 관통 구멍(26)을 통과하고, 주고받음 핀(25)의 상단이 탑재대(22)의 탑재면으로부터 돌출된다. 이 주고받음 핀(25)의 배치와 제 1 및 제 2 기판 보지부(161, 162)의 형상은, 기판 반송 기구(15)의 제 1 및 제 2 기판 보지부(161, 162) 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 실행할 때에 서로 완충되지 않도록 설정되어 있다.
탑재대(22)는 지주부(6)에 의해 상기 원판의 중심 위치가 하면(이면)측으로부터 지지되어 있다. 지주부(6)의 하부측은 처리 용기(20)의 저면부(벽부)(27)를 관통하며 하방측으로 돌출되어 있다. 지주부(6)는 도시하지 않은 승강 기구의 작용에 의해, 탑재대(22)를 승강시킬 수 있다. 지주부(6)는 후술의 회전 기구에 접속되며, 연직 축 주위로 탑재대(22)를 회전시킬 수도 있다. 또한, 상술의 제 2 고주파 전원(72)으로부터의 고주파 전력, 전원(75)으로부터의 전력, 열전쌍으로부터 출력된 출력 신호(열전쌍에서 생긴 전위차)는 이 지주부(6)를 거쳐서 입출력된다.
기판 보지부(16)는 주고받음 핀(25) 및 탑재대(22)와의 협동 작용에 의해, 각 처리 공간(S1, S2)의 탑재대(22)에 대해서, 예를 들면 2매의 웨이퍼(W)의 주고받음이 일괄적으로 동시에 실행되도록 구성되어 있다.
또한, 처리 용기(20)의 천장 부재(201)에 있어서의 탑재대(22)의 상방에는, 절연 부재로 이루어지는 가이드 부재(34)를 거쳐서 상부 전극을 이루는 가스 공급부(4)가 마련되어 있다. 가스 공급부(4)는 덮개체(42)와, 탑재대(22)의 탑재면과 대향하도록 마련된 대향면을 이루는 샤워 플레이트(43)와, 덮개체(42)와 샤워 플레이트(43) 사이에 형성된 가스의 통류실(44)을 구비하고 있다. 덮개체(42)에는 가스 분배로(51)가 접속되는 동시에, 샤워 플레이트(43)에는 두께방향으로 관통하는 가스 토출 구멍(45)이 예를 들면 종횡으로 배열되며, 탑재대(22)를 향하여 샤워형상으로 가스를 토출할 수 있다.
처리 공간(S1, S2)의 가스 공급부(4)에 접속된 가스 분배로(51)의 상류측은 공통의 가스 공급로(52)에 합류되고, 가스 공급계(50)에 접속되어 있다. 가스 공급계(50)는 예를 들면 반응 가스(처리 가스)의 공급원(53), 퍼지 가스의 공급원(54), 처리 용기(20) 내에 퇴적된 막을 제거하는 클리닝 가스의 공급원(55)이나, 배관, 밸브(V1 내지 V3), 유량 조정부(M1 내지 M3) 등을 구비하고 있다.
샤워 플레이트(43)에는, 정합기(70)를 거쳐서 제 1 고주파 전원(71)이 접속되어 있다. 샤워 플레이트(상부 전극)(43)와 탑재대(하부 전극)(22) 사이에 제 1 고주파 전원(71)으로부터 고주파 전력을 인가하면, 용량 결합에 의해, 샤워 플레이트(43)로부터 처리 공간(S1, S2)에 공급된 가스(본 예에서는 반응 가스)를 플라즈마화할 수 있다.
각 처리 공간(S1, S2)의 주위에는, 이들 처리 공간(S1, S2)의 둘레방향을 따라서 슬릿형상으로 개구된 슬릿 배기구(36)를 형성하는 환상의 가이드 부재(34)가 마련되어 있다. 가이드 부재(34)는 용기 본체(202)에 형성된 오목부(204) 내에 끼워지고, 슬릿 배기구(36)를 거쳐서 처리 공간(S1, S2)으로부터 배출된 가스를 통류시키는 통류로(35)를 형성한다. 통류로(35)에는 도시하지 않은 배기구가 형성되며, 플라즈마 처리 장치(2) 내는 상기 배기구에 접속된 도시하지 않은 배기 유로를 거쳐서 진공 배기된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 예의 플라즈마 처리 장치(2)는 공통의 처리 용기(20) 내에 복수조의 샤워 플레이트(43)와 탑재대(22)가 마련되어 있는 것에 의해, 처리 공간(S1, S2)을 구성하고, 각 처리 공간(S1, S2)에서 성막 처리가 실행된다. 또한, 각 탑재대(22)를 지지하는 지주부(6)는 회전 기구에 접속되는 동시에, 탑재대(22)와 외부 사이에서 각종 전력이나 신호의 입출력이 실행된다. 또한, 제 2 고주파 전원(72)으로부터 고주파 전력의 공급이 실행되는 지주부(6)는 처리 용기(20)를 관통하며 외부로 돌출되어 있으므로, 고주파의 누설을 억제하는 기구를 마련할 필요도 있다.
이들의 필요성에서, 지주부(6)를 포함하는 처리 용기(20)의 외부로의 돌출 부분은 후술하는 바와 같이 비교적 복잡한 구조로 되어 있다. 이 때문에, 메인테넌스 등의 시에 플라즈마 처리 장치(2)(기판 처리 시스템(1))가 설치된 현장에서, 상기 부(部)를 분해하는 것은 곤란성이 높은 작업이 된다. 특히, 도 1에 예시하는 기판 처리 시스템(1)은 처리 공간(S1, S2)이 배치된 플라즈마 처리 장치(2)를 6기 구비하고, 합계 12개의 탑재대(22)를 구비한다. 이 때문에, 각 탑재대(22)의 메인테넌스에 필요로 하는 시간이 길어지면, 1대의 기판 처리 시스템(1)에서 다대한 메인테넌스 시간을 필요로 하게 되어 버린다.
이 점에 대해서, 본 예의 플라즈마 처리 장치(2)는 지주부(6)를 회전 가능하게 보지하면서, 탑재대(22)로의 각종 전력이나 신호의 입출력을 실행하기 위한 구조 부분을 하나로 통합하여 분리하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 이하, 도 3 내지 도 6도 참조하면서, 상기 구성에 대해서 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 탑재대(22)를 하면측으로부터 지지하는 지주부(6)는 처리 용기(20)의 저면부(27)를 관통하며, 하방측으로 돌출되어 있다. 이 지주부(6)의 하단부는 커플링부(62)를 거쳐서 일체로 분리 가능한 모듈부(63)에 접속되어 있다. 이 모듈부(63) 내에는 회전하는 탑재대(22)와의 사이에서 각종 전력이나 신호의 입출력을 실행하는 기구가 마련되어 있다.
지주부(6), 커플링부(62) 및 모듈부(63)는 본 예의 지축부를 구성하며, 저면부(27)보다 하방에 위치하는 부분은 상기 지축부의 돌출 부분에 상당한다.
커플링부(62)는 상방측을 향하여 개구되는 원통 형상의 상부 컵(622)과, 하방측을 향하여 개구되는 원통 형상의 하부 컵(623)을 원판 형상의 커플링 판(629)을 거쳐서 상하로 연결한 구조로 되어 있다. 상부 컵(622)에는 지주부(6)의 하단부가 삽입되는 한편, 하부 컵(623)에는 모듈부(63)의 상단부가 삽입된다.
상부 컵(622)은 베어링(625)을 거쳐서 원통 형상의 케이싱(620) 내에 회전 가능하게 보지된다. 케이싱(620)의 상단면과, 처리 용기(20)의 하면 사이에는, 지주부(6)를 관통시키기 위해 형성된 저면부(27)의 개구를 둘러싸도록 벨로우즈(610)가 마련되어 있다.
지주부(6)는 상기 개구를 통하여 저면부(27)를 관통하며, 지주부(6)에 의해 주위를 둘러싸인 상태에서 상부 컵(622)에 삽입되어 있다. 벨로우즈(610)는 탑재대(22)의 승강 동작을 따라서 신축된다.
또한, 상부 컵(622)을 회전 가능하게 보지하는 베어링(625)의 상부측에는 처리 용기(20) 내의 진공 분위기와, 외부 분위기를 구획하기 위한 자성 유체 시일(621)이 마련되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 지주부(6)의 내부는 공동(空洞)으로 되어 있으며, 탑재대(22) 내의 전극(23)에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 급전선(611)과, 탑재대(22) 내의 히터(24)에 전력을 공급하기 위한 히터 급전선(612)이 상하방향으로 신장되도록 배설되어 있다. 이들 히터 급전선(612), 고주파 급전선(611)의 하단부는 공통의 헤드부(614)에 보지되어 있다. 상기 헤드부(614)를 상부 컵(622)에 삽입하면, 헤드부(614)가 상부 컵(622)의 내주면으로 안내되고, 소정의 위치에 각 히터 급전선(612), 고주파 급전선(611)의 하단부가 배치된다.
헤드부(614)의 하면(히터 급전선(612), 고주파 급전선(611)의 하단)으로부터는, 모듈부(63)에 대한 접속용의 핀(611a), 핀(612a)이 하방측을 향하여 돌출되도록 고정 보지되어 있다.
또한, 지주부(6) 내부에는 탑재대(22)에 마련된 열전쌍의 출력 신호(열전쌍에서 생긴 전위차)를 출력하기 위한 도시하지 않은 신호선이 상하방향으로 신장되도록 배설되어 있다. 상기 신호선의 하단부는 헤드부(614)를 관통하며 길쭉한 원기둥 형상의 커넥터 헤드(615)의 저면에 형성된 접촉 단자에 접속되어 있다(도 6 참조).
또한, 지주부(6)의 중단의 높이 위치에는 상부 컵(622)측의 개구와 끼워맞추고, 미리 설정된 높이 위치에 지주부(6)를 보지하는 플랜지부(613)가 마련되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 모듈부(63) 내에는 고주파 전력이 입력되는 슬립 링을 구성하는 코마부(631)와, 회전통(637)이 마련되어 있다. 회전통(637)의 하부측 영역에는 그 측주면을 따라서, 히터(24)용의 전력의 입력이나, 열전쌍의 출력 신호가 출력되는 슬립 링을 구성하는 슬립 링부(63a)가 형성되어 있다.
모듈부(63)의 케이싱(630)의 하부 영역에는, 동축 커넥터(731)의 착탈을 실행하는 것이 가능한 동축 소켓(732)이 마련되어 있다. 동축 커넥터(731)는 정합기(70)를 거쳐서 제 2 고주파 전원(72)에 접속된다(도 3 및 도 4). 동축 소켓(732)의 핀은 코마부(631)의 외주면과 접촉하는 브러쉬(733)에 접속되어 있다. 동축 소켓(732)의 외부 도체는 케이싱(630)에 전기적으로 접속되며, 동축 커넥터(731)의 외부 도체를 거쳐서 접지되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이 코마부(631)는 고주파 급전선(639a)에 접속되어 있다. 고주파 급전선(639a)의 상단부에는 지주부(6)측의 고주파 급전선(611)의 핀(611a)을 삽입하기 위한 통형상의 소켓(643)이 마련되어 있다. 소켓(643)은 요동 가능한 상태로 회전통(637)의 상면으로부터 상방측을 향하여 돌출되도록 마련되어 있다.
슬립 링부(63a)는 금속 링(632)과 절연판(633)을 교대로 다단으로 중첩한 구조로 되어 있다.
일부의 금속 링(632)은 히터 급전선(639b)에 접속되어 있다. 히터 급전선(639b)의 상단부에는 지주부(6)측의 히터 급전선(612)의 핀(612a)을 삽입하기 위한 통형상의 소켓(642)이 마련되어 있다. 소켓(642)은 요동 가능한 상태로 회전통(637)의 상면으로부터 상방측을 향하여 돌출되도록 마련되어 있다.
또한, 일부의 금속 링(632)은 회전통(637) 내를 상하방향으로 연장되도록 형성된 도시하지 않은 신호선에 접속되어 있다. 상기 신호선의 상단부는 지주부(6)측의 커넥터 헤드(615)를 삽입하기 위해 회전통(637)에 형성된 소켓구(637a)의 저면 부분에 마련된 도시하지 않은 접촉 단자에 접속되어 있다.
슬립 링부(63a)의 측방에는 브러쉬 보지부(636)가 배치되며, 상기 브러쉬 보지부(636)에 보지된 복수의 브러쉬(634)가 각각, 금속 링(632)과 접촉하는 것에 의해, 전력의 공급, 출력 신호의 출력을 실행하기 위한 전기적 접촉이 확보된다. 브러쉬 보지부(636)의 각 브러쉬(634)는 각각, 소켓(635)에 접속되며, 이들 소켓(635)에 플러그 핀(741, 742)을 접속하는 것에 의해, 각 금속 링(632)이 전원(75)이나 온도 검출부(76)에 접속된다(도 4)). 플러그 핀(741, 742)은 노이즈 필터 박스(74)를 거쳐서 상술의 전원(75), 온도 검출부(76)에 접속된다. 노이즈 필터 박스(74)의 하우징은 접지되어 있다(도 3).
회전통(637)은 케이싱(630)에 마련된 베어링(638)에 의해, 회전 가능하게 보지된다.
또한, 회전통(637)의 상부측은 커플링부(62)측의 하부 컵(623)의 개구에 삽입 가능하게 되어 있다.
여기에서 커플링부(62)의 상부 컵(622)과 하부 컵(623)을 연결하는 커플링 판(629)에는 복수의 연통구(624)가 마련되어 있다. 이들 연통구(624)는 지주부(6)측의 핀(611a, 612a), 커넥터 헤드(615) 및 모듈부(63)측의 소켓(643, 642)을 진입시킬 수 있다. 각 핀(611a, 612a)과 소켓(643, 642)은 각각 이들 연통구(624)에 진입하고 서로 접속된다(도 4).
또한, 커넥터 헤드(615)는 커플링 판(629)의 연통구(624)를 통하여 하방측으로 진입하고, 모듈부(63)측의 회전통(637)에 형성된 소켓구(637a) 내에 장착된다(장착 상태는 도시하지 않음).
상기 지축부에는, 고주파 급전선(639a)을 거쳐서 탑재대(22)로의 고주파 전력의 공급이 실행되어 있다. 이 때문에, 고주파의 외부로의 누설을 억제할 필요가 있다. 이 관점에서 모듈부(63)의 케이싱(630), 커플링부(62)의 케이싱(620), 벨로우즈(610)는 도전성의 금속에 의해 구성되며, 서로 전기적으로 도통한 상태로 되어 있다. 그리고, 이들 케이싱(630, 620) 및 벨로우즈(610)는 벨로우즈(610)에 접하는 처리 용기(20)나, 케이싱(630)에 접하는 노이즈 필터 박스(74), 동축 커넥터(731)를 거쳐서 접지되어 있다. 그 결과, 케이싱(630, 620) 및 벨로우즈(610)는 처리 용기(20)의 외부로 돌출된 지축부의 돌출 부분을 덮는 고주파 실드를 구성한다.
이상에 설명한 구성은 도 2에 도시한 처리 공간(S1, S2)의 각각에 마련되어 있다. 그 한쪽측(예를 들면 처리 공간(S1))에 마련된 지축부, 고주파 실드부, 탑재대(22)는 본 예의 제 1 탑재대 유닛을 구성한다. 또한, 다른쪽측(예를 들면 처리 공간(S2))에 마련된 지축부, 고주파 실드부, 탑재대(22)는 본 예의 제 2 탑재대 유닛을 구성한다.
또한, 도 2, 도 3 및 도 5 등에 도시하는 바와 같이, 지축부(지주부(6), 커플링부(62) 내의 상부 컵(622), 하부 컵(623), 모듈부(63) 내의 회전체)는 벨트 앤드 풀리 기구에 의해 회전 구동된다.
본 예의 플라즈마 처리 장치(2)는 처리 공간(S1, S2)에 배치된 2개의 탑재대(22)를 동기하여 회전시키기 위해, 공통의 구동축(833)에 마련된 구동 풀리(832a, 832b)를 이용하여 이들 지지부를 회전시킨다. 이들 구동 풀리(832a, 832b)와 각 지축부측의 수동 풀리(626) 사이에는 타이밍 벨트(구동 벨트)(84)가 권회된다. 그리고, 공통의 구동 모터(83)를 이용하여 상술의 구동축(833)을 회전시키는 것에 의해, 양 지축부를 동기하여 구동하는 2개의 벨트 앤드 풀리 기구가 구성된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 상하로 중첩하여 배치된 구동 풀리(832a, 832b)의 각 높이 위치에 대응하며, 예를 들면 처리 공간(S1)측의 지축부의 수동 풀리(626)는 모듈부(63)의 회전통(637)의 상부 영역의 외주면에 형성되어 있다. 또한, 처리 공간(S2)측의 지축부의 수동 풀리(626)는 커플링부(62)의 하부 컵(623)의 외주면에 형성되어 있다(도 3, 도 4 및 도 6).
도 2 중, 도면부호(831)는 구동 풀리(832a, 832b)를 수용한 케이싱이다.
여기에서, 벨트 앤드 풀리 기구를 이용하여 지축부를 회전시키는 경우에는, 고주파 실드(본 예에서는 케이싱(620)이나 케이싱(630)) 내로부터 외부로 타이밍 벨트(84)를 인출할 필요가 있다. 이 관점에서 도 5에 도시하는 바와 같이, 수동 풀리(626)가 배치되어 있는 높이 위치에 대응하는 케이싱(620, 630)에는 슬릿(620a)이 형성되어 있다. 타이밍 벨트(84)는 이들 슬릿(620a)을 통하여 외부로 인출된다.
상술의 벨트 앤드 풀리 기구를 구동할 때, 슬릿(620a)을 통과하는 타이밍 벨트(84)의 동작에 영향이 없는 범위에서, 슬릿(620a)의 폭이나 높이 치수는 가능한 한 작게 설정하는 것이 바람직하다. 슬릿(620a)의 개구 면적을 작게 하는 것에 의해, 고주파의 외부로의 누설을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 벨트 앤드 풀리 기구를 채용하는 것에 의해, 지축부를 구동하는 구동 모터(83)는 슬릿(620a)으로부터 이격된 위치에 배치할 수 있다. 그 결과, 구동 모터(83)로의 고주파의 영향을 억제할 수도 있다.
여기에서 도 2에 도시하는 바와 같이, 각 처리 공간(S1, S2)에 대응하는 지주부(6), 모듈부(63), 노이즈 필터 박스(74)는 지지대(81) 상에 지지되어 있다. 또한 벨트 앤드 풀리 기구를 구성하는 구동 풀리(832a, 832b)나 구동 모터(83) 등은 지지대(82), 지주부(85)를 거쳐서 상기 지지대(81) 상에 지지되어 있다.
그리고, 도시하지 않은 승강 기구를 이용하여 지지대(81)를 승강시키는 것에 의해, 이들 기기 전체를 승강시켜, 처리 용기(20) 내의 탑재대(22)를 웨이퍼(W)의 주고받음 위치와 처리 위치 사이에서 이동시킬 수 있다.
상술의 구성을 구비한 플라즈마 처리 장치(2)에 있어서, 지축부의 메인테넌스를 실행할 때에는, 도 6에 도시하는 바와 같이 동축 커넥터(731)를 동축 소켓(732)으로부터 분리하고, 또한 노이즈 필터 박스(74)의 플러그 핀(741), 플러그 핀(742)을 모듈부(63)로부터 인발한다. 그렇게 한 후, 모듈부(63)를 하방측으로 인하(引下)하는 것에 의해 고주파 전력의 공급용의 소켓(643)과 핀(612a), 전력 공급용의 소켓(642)과 핀(611a), 출력 신호의 출력용의 커넥터 헤드(615)와 소켓구(637a)의 각 접속이 해제된다.
그 결과, 지축부를 길이방향으로 분할하고, 그 말단부에 위치하는 회전체(코마부(631), 회전통(637))를 분리할 수 있다. 이와 동시에, 고주파 실드를 길이방향으로 분할하고 그 말단부에 위치하는 케이싱(630)을 분리할 수 있다. 이 때, 회전체와 케이싱(630)은 모듈부(63)로서 일체로 구성되어 있으므로, 이들 기기를 분리할 때에 이중의 수고를 필요로 하지 않는다.
그리고, 각종 전력이나 신호의 입출력을 실행하기 위한 복잡한 구조를 포함하는 모듈부(63)는 예를 들면 처리 용기(20)의 하방 위치로부터 이격된 작업성이 양호한 장소로 반송되고 나서 분해하고, 메인테넌스를 실행할 수 있다.
또한, 탑재대(22)나 지주부(6)에 대해서도 처리 용기(20)의 천장 부재(201)를 개방하고, 상방으로 인발하는 것에 의해, 메인테넌스를 위해 취출할 수 있다.
메인테넌스를 종료한 후에는, 지주부(6)의 둘레방향의 위치를 조절하고, 지주부(6)의 하단의 헤드부(614)를 상부 컵(622)에 삽입한다. 그 결과, 탑재대(22)가 미리 설정된 높이 위치에 보지된다. 한편, 모듈부(63)에 대해서도, 둘레방향의 위치를 조절하고, 회전통(637)의 상부를 하부 컵(623)에 삽입한다. 그 결과, 히터 급전선(612)-소켓(642), 고주파 전력 공급용의 핀(611a)-소켓(643), 출력 신호용의 커넥터 헤드(615)-소켓구(637a)가 각각 접속되어, 지축부가 조립된다.
이와 같이, 모듈부(63)의 꽂고 빼는 동작만으로 지축부의 분해, 조립을 실행할 수 있으므로, 나사 등을 이용한 세밀한 접속 작업이 필요하지 않아, 공구를 바꿔 쥐는 것이나 나사 등의 낙하 분실 리스크를 저감할 수 있다.
또한, 상술과 같이, 모듈부(63)에 마련된 각 소켓(643, 642)은 요동 가능한 상태로 마련되어 있다. 이 때문에, 제조시의 공차의 범위에서 지주부(6)측의 핀(611a, 612a)의 배치 위치가 어긋나 있었다고 하여도, 소켓(643, 642)이 움직이는 것에 의해, 상기 어긋남을 흡수하여 확실한 접속을 실행할 수 있다.
또한, 커플링부(62)의 탈락을 방지하고, 전기적인 도통을 확보하는 관점에서, 모듈부(63)의 케이싱(630)과 커플링부(62)의 케이싱(620)은, 플랜지 부분에서 도시하지 않은 나사를 이용하여 체결하여도 좋다. 케이싱(620, 630)은 외부에 노출되어 있으므로, 지축부의 내부 부품을 나사 접속하는 경우에 비해, 작업성이 높아 메인테넌스 작업의 과도한 부담 증가는 되지 않는다. 또한, 이들 플랜지를 체결할 때에, 플랜지끼리의 접촉면에 홈을 형성하고, 상기 홈 내에 고도전성의 금속 코일을 수용하여 도통 상태의 향상을 도모하여도 좋다.
이상에 설명한 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(2)에 의하면, 지축부 및 고주파 실드를 길이방향으로 분할하고, 일체로 분리 가능한 모듈부(63)를 구비하고 있으므로, 메인테넌스 작업을 간이하게 실행할 수 있다.
또한, 지축부는 이하에 설명하는 각종 구성을 구비하여도 좋다.
도 7은 타이밍 벨트(84)에 의해 구동되는 수동 풀리(626)의 둘레방향을 따라서 도그(626a)를 마련한 예를 도시하고 있다. 그리고, 광 파이버를 이용한 투수광부(771)를 이용하여 슬릿(626b)이 형성된 도그(626a)에 투사된 광의 반사의 유무를 검출하는 것에 의해, 지축부(탑재대(22))의 회전 위치(예를 들면 회전을 개시하는 홈 위치)의 검출을 실행할 수 있다.
광 파이버를 거쳐서 투수광부(771)로부터 이격된 위치에 본체부(772)를 마련하는 것에 의해, 지축부의 회전 위치 검출에 있어서의 고주파 전력의 노이즈에 의한 영향을 저감할 수 있다.
또한, 도 7에는 도그(626a)를 향하여 검출용의 광을 투광하는 투광부와, 도그(626a)로부터의 반사광을 수광하는 수광부가 일체로 된 투수광부(771)를 마련한 예를 도시했다. 투광부와 수광부는 일체로 구성하는 예에 한정되는 것이 아니며, 이들을 별체로 하여 구성하고, 상이한 위치에 배치하여도 좋다.
도 8 및 도 9는 고주파 전력이 흐르는 지축부와, 접지된 고주파 실드 사이에 개설된 베어링(도시의 예는 상부 컵(622)과 케이싱(620) 사이의 베어링(625))의 전해 부식을 억제하기 위한 구성을 도시하고 있다.
도 8은 베어링(625)의 외륜과 지축부(하부 컵(623)) 사이에, 지축부의 측주면과 둘레방향으로 전기적으로 접촉하는 통전 브러쉬(627)를 마련한 예를 도시하고 있다. 또한, 도 9는 베어링(625)의 외륜과 지축부(하부 컵(623)) 사이에 슬립 링(628)을 마련한 예를 도시하고 있다. 이들 기구(627, 628)에 의해, 베어링(625)의 외륜과 지축부를 등전위로 하여 베어링 볼의 전해 부식의 발생을 억제한다. 통전 브러쉬(627), 슬립 링(628)은 본 예의 등전위화부에 상당한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(2)에 있어서, 처리 가스를 플라즈마화하는 수법은 샤워 플레이트(상부 전극)(43)측에 플라즈마 형성용의 제 1 고주파 전원(71)을 접속하고, 탑재대(하부 전극)(22)에 이온 인입용의 제 2 고주파 전원(72)을 접속하는 예로 한정되지 않는다. 예를 들면, 탑재대(22)측에 제 1 고주파 전원(71)과 제 2 고주파 전원(72)의 쌍방을 접속하고, 샤워 플레이트(43)를 접지하여 용량 결합 플라즈마를 형성하여도 좋다. 또한, 샤워 플레이트(상부 전극)(43)측에 제 1 고주파 전원(71)을 접속하고, 탑재대(하부 전극)(22)를 접지하여 용량 결합 플라즈마를 형성하여도 좋다. 이 경우에는 정합기(70)를 대신하여, 임피던스 조정 회로(도시하지 않음)가 접속된다.
또한, 처리 용기(20)의 천장 부재(201)의 상면측에 ICP(Inductively Coupled Plasma) 안테나를 마련하여 유도 결합 플라즈마를 형성하거나, 마이크로파 발생기를 마련하여 마이크로파 플라즈마를 형성하여도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치(2)에서 실시되는 플라즈마 처리의 종류는 상술의 성막 처리로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 에칭 가스를 플라즈마화하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 에칭 처리나, 애싱 가스를 플라즈마화하여 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 레지스터막 등을 제거하는 애싱 처리라도 좋다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 상기의 실시형태는 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일 없이 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
W: 웨이퍼 2: 플라즈마 처리 장치
20: 처리 용기 23: 전극
24: 히터 6: 지축부
63: 모듈부 71: 제 1 고주파 전원
72: 제 2 고주파 전원 85: 지주부

Claims (12)

  1. 플라즈마화된 처리 가스에 의해, 기판의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 처리 가스의 공급을 실행하는 처리 가스 공급부가 마련된 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련되며, 처리 대상의 기판이 탑재되는 탑재대와,
    기판이 탑재되는 면의 이면측으로부터 상기 탑재대를 지지하며, 상기 처리 용기의 벽부를 관통하며 외부로 돌출된 돌출 부분을 갖는 동시에, 상기 탑재대를 축 주위로 회전시키는 회전 기구에 접속된 지축부와,
    플라즈마 처리용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원부와,
    상기 고주파 전력의 외부로의 누설을 억제하기 위해, 상기 지축부의 돌출 부분을 덮는 고주파 실드를 구비하고,
    상기 지축부 및 상기 고주파 실드를 길이방향으로 분할하며, 일체로 분리 가능한 모듈부를 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재대에 전력을 공급하기 위해 상기 지축부의 길이방향을 따라서 마련되며, 상기 모듈부의 분리 위치에서, 플러그 핀-소켓을 거쳐서 접속 가능하게 구성된 급전선을 구비한
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소켓은 핀방향으로 돌출되는 통형상으로 마련되며, 상기 플러그 핀의 배치 위치에 따라서 요동 가능하게 구성된
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑재대에 마련된 센서부의 출력 신호를 송신하기 위해 상기 지축부의 길이방향을 따라서 마련되며, 상기 모듈부의 분리 위치에서 플러그 핀-소켓을 거쳐서 접속 가능하게 구성된 신호선을 구비한
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모듈부에는, 상기 출력 신호의 출력 위치가 되는 출력 신호용 슬립 링이 마련된
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 기구는 구동 풀리와, 상기 지축부의 돌출 부분의 외주면에 마련된 수동 풀리와, 이들 구동 풀리 및 수동 풀리에 권회된 구동 벨트를 구비하고, 상기 고주파 실드에는 상기 구동 벨트를 통과시키는 슬릿이 형성된
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 용기에는, 상기 탑재대와 상기 지축부와 상기 고주파 실드부를 포함하는 탑재대 유닛인 제 1 탑재대 유닛 및 제 2 탑재대 유닛이 마련되어 있는 것과,
    상기 제 1 및 제 2 탑재대 유닛의 지축부를 구동시키는 각 회전 기구의 구동 풀리가 공통의 구동축에 마련되어 있는 것에 의해,
    상기 제 1 및 제 2 탑재대 유닛의 양 탑재대가 동기하여 회전하는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지축부의 돌출 부분 측면에 마련되며, 상기 탑재대의 회전 각도를 검출하기 위한 도그와,
    상기 고주파 실드에 마련되며, 상기 도그의 방향을 검출하기 위해, 상기 도그에 검출광을 조사하는 투광부 및 상기 도그에 조사된 검출광을 수광하는 수광부와,
    상기 고주파 실드로부터 이격된 위치에 마련되며, 상기 수광부에 의한 검출광의 검출 신호가 입력되는 검지부를 구비한
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파 실드와 상기 지축부 사이에 마련되며, 상기 지축부를 회전 가능하게 보지하는 베어링과,
    상기 고주파 실드와 상기 지축부를 등전위로 하는 등전위화부를 구비한
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    등전위화부는 상기 베어링의 외륜과, 상기 지축부 사이에 마련된 브러쉬 전극인
    플라즈마 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    등전위화부는 상기 고주파 실드와, 상기 지축부 사이에 마련된 슬립 링인
    플라즈마 처리 장치.
  12. 플라즈마화된 처리 가스에 의해, 기판의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치의 메인테넌스 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    상기 처리 가스의 공급을 실행하는 처리 가스 공급부가 마련된 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련되며, 처리 대상의 기판이 탑재되는 탑재대와,
    기판이 탑재되는 면의 이면측으로부터 상기 탑재대를 지지하며, 상기 처리 용기의 벽부를 관통하며 외부로 돌출된 돌출 부분을 갖는 동시에, 상기 탑재대를 축 주위로 회전시키는 회전 기구에 접속된 지축부와,
    플라즈마 처리용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원부와,
    고주파 전력의 외부로의 누설을 억제하기 위해, 상기 지축부의 돌출 부분을 덮는 고주파 실드를 구비하는 것과,
    메인테넌스를 위해, 상기 지축부 및 상기 고주파 실드 길이방향으로 분할하고 일체로 구성되는 모듈부를 분리하는 공정을 포함하는
    플라즈마 처리 장치의 메인테넌스 방법.
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