TWI650790B - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TWI650790B
TWI650790B TW106120722A TW106120722A TWI650790B TW I650790 B TWI650790 B TW I650790B TW 106120722 A TW106120722 A TW 106120722A TW 106120722 A TW106120722 A TW 106120722A TW I650790 B TWI650790 B TW I650790B
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田丸義久
矢島貴浩
加藤裕子
神保洋介
植喜信
岡野秀一
岡山智彦
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日商愛發科股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可實現回流電流路徑的縮短化與對稱性的確保之電漿處理裝置。本發明之一形態之電漿處理裝置包含有腔室本體、載台、高頻電極、複數個接地構件以及可動單元。上述腔室本體具有於一部分包含有能夠供基板通過的開口部之側壁。上述複數個接地構件配置於上述載台之周圍，將上述側壁與上述載台之間電性連接。上述可動單元具有支持作為上述複數個接地構件之一部分的第一接地構件之支持體。上述可動單元能夠構成為使上述支持體於第一位置與第二位置之間移動，上述第一位置係上述第一接地構件隔著上述開口部而與上述開口部之內周面對向之位置，上述第二位置係上述第一接地構件與上述內周面電性連接之位置。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於一種電漿CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)裝置等電漿處理裝置。
一般而言，電漿CVD裝置藉由於高頻電極(陰極)與載台(stage)(陽極)之間之成膜空間(反應室)產生成膜氣體之電漿，而使反應生成物堆積於載台上之基板。於載台之周圍設置有與真空腔室電性連接之複數個接地構件。這些接地構件係形成使高頻電流自載台經由真空腔室而向電源回流之回流電流路徑。
此處，若回流電流路徑未得以最佳化，則有時會在陰極、陽極間以外之部位產生意外的放電。例如，若回流電流路徑非等向性地偏稀疏或偏密實地形成，則回流電流會集中於密實之路徑，而產生成膜空間以外之路徑附近處之電場分佈、電場梯度。藉此存在產生局部放電而膜厚等之面內均勻性降低之情況。
因此，既存之電漿CVD裝置中實施有如下對策：縮短各接地構件之長度而將回流電流路徑之電阻抑制得較小、減小構件彼此之接觸電阻、使回流電流路徑空間上不會偏向一方、使電場強度分佈最佳化從而不會形成不必要之電場梯度等。
另一方面，於腔室之一部分側壁設置有開口部，該開口部係用以將基板向真空腔室內搬入或向真空腔室外搬出。開口部之側壁外表面側藉由門閥而開閉，開口部之側壁內面側通常一直開放。經由形成有這種開口部之側壁部的回流電流路徑係必需繞過開口部之周圍、或通過開口部之內部之門閥。因此，經由形成有該開口部之側壁部之回流電流路徑係電流路徑較經由其他側壁部之回流電流路徑長，而成為產生不必要之電場分佈、電場梯度之原因。
為了解決上述問題，例如於專利文獻1中揭示了一種電漿處理裝置，係將第二門閥作為回流電流路徑之一部分而構成，該第二門閥係自腔室之內側使形成於腔室之側壁之基板搬入搬出部開閉。而且，專利文獻2中揭示了一種電漿處理系統，係使設置於基板支撐件之周圍之複數個接觸構件與基板支撐件一起上升，且與設置於基板搬送埠之上部之複數個板分別接觸，藉此構成回流電流路徑。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：WO2010/079756號公報。
專利文獻2：日本特許第5883652號公報。
然而在專利文獻1中，因自加熱器(載台)之外周緣延伸出之接地板一開始便連接於真空腔室之底部，故存在回流電流路徑變長之問題。而且，在專利文獻2中，因為是與基板支撐件(載台)之上升聯動地將各接觸構件連接於各板之構成，故例如於載台較大之情形時，難以使各接觸構件以均等之按壓力接觸各板，從而無法實現回流電流路徑的均勻化或對稱性的確保。
鑒於以上情況，本發明之目的在於提供一種可實現回流電流路徑的縮短化與對稱性的確保之電漿處理裝置。
為了達成上述目的，本發明之一形態之電漿處理裝置包含有腔室本體、載台、高頻電極、複數個接地構件以及可動單元。
上述腔室本體具有於一部分包含有能夠供基板通過的開口部之側壁。
上述載台具有能夠支持上述基板之支持面，且設置於上述腔室本體之內部。
上述高頻電極係與上述支持面對向配置，且構成為能夠產生製程氣體之電漿。
上述複數個接地構件配置於上述載台之周圍，將上述側壁與上述載台之間電性連接。
上述可動單元具有支持體，該支持體係用以支持作為上述複數個接地構件之一部分的第一接地構件。上述可動單元能夠構成為於第一位置與第二位置之間使上述支持體於與上述支持面正交之軸方向移動，上述第一位置係上述第一接地構件隔著上述開口部而與上述開口部之內周面對向之位置，上述第二位置係上述第一接地構件與上述內周面電性連接之位置。
上述電漿處理裝置中，複數個接地構件連接於載台之周圍與腔室本體之側壁(周壁)之間。因此，與將接地構件連接於載台與腔室本體之底部之構成相比，可縮短回流電流路徑。
另一方面，於腔室本體之側壁之一部分設置有用於基板之搬入搬出之開口部。連接於形成有該開口部之側壁部的接地構件(第一接地構件)係由能夠在開口部之內部於上述軸方向移動之支持體支持。支持體係於基板通過開口部時於第一位置待機，於產生電漿時移動至第二位置而將 第一接地構件電性連接於開口部之內周面。藉此，構築無須繞過開口部之回流電流路徑，因而可於側壁部之全周確保回流電流路徑的對稱性。
上述支持體亦可具有於上述第二位置處抵接於上述內周面之導電性的抵接部，上述抵接部構成為能夠於上述軸方向彈性變形。
藉此，確保支持體與開口部內周面之間之穩定的電性連接。
該情形時，上述支持體亦可進一步具有配置於上述抵接部之周圍之密封環。上述密封環係於上述第二位置處與上述內周面彈性接觸。
藉此，可避免導入至腔室本體內之製程氣體及其反應生成物與抵接部接觸，因而抵接部之耐久性提高。
上述支持體亦可由金屬製之塊所構成。
藉此，可將第一接地構件經由支持體電性連接於腔室本體之側壁。
典型而言，上述第二位置係設定為與作為上述複數個接地構件之其他部分的第二接地構件中之與上述側壁之連接位置處的自上述腔室本體之底部算起之高度實質相同之高度。
藉此，可確保回流電流路徑的對稱性。
上述載台亦可構成為能夠沿著上述軸方向移動。該情形時，上述複數個接地構件由複數個可撓性金屬板所構成，該可撓性金屬板分別具有連接於上述側壁之第一端部及連接於上述載台之第二端部。
上述支持體亦可具有沿著上述開口部之長度方向延伸之長方體形狀，上述第一接地構件包含有隔開間隔排列於上述長度方向之複數個導體部。
藉此，即便於開口部相對寬幅之情形時，亦可確保適當之回流電流路徑。
而且，為了達成上述目的，本發明之一形態之電漿處理裝置包含有腔室本體、載台、高頻電極、複數個接地構件、可動單元以及收集構件。
上述腔室本體具有側壁，上述側壁係於一部分包含有開口部，該開口部能夠供基板通過且具有第一內周面以及與上述第一內周面對向之第二內周面。
上述載台具有能夠支持上述基板之支持面，且設置於上述腔室本體之內部。
上述高頻電極係與上述支持面對向配置，且構成為能夠產生製程氣體之電漿。
上述複數個接地構件配置於上述載台之周圍，將上述 側壁與上述載台之間電性連接。
上述可動單元具有支持體，該支持體係用以支持作為上述複數個接地構件之一部分的第一接地構件。上述可動單元構成為能夠使上述支持體於第一位置與第二位置之間移動，上述第一位置係上述支持體與和上述第一內周面相連之上述側壁之第一內壁對向之位置，上述第二位置係上述支持體與和上述第二內周面相連之上述側壁之第二內壁電性連接之位置。
上述收集構件係配置於上述支持體與上述第二內壁相接之部分之正下方。
上述電漿處理裝置中，複數個接地構件連接於載台之周圍與腔室本體之側壁(周壁)之間。因此，與將接地構件連接於載台與腔室本體之底部之構成相比，可縮短回流電流路徑。
另一方面，於腔室本體之側壁之一部分設置用於基板之搬入搬出之開口部。連接於形成有該開口部之側壁部之接地構件(第一接地構件)係由能夠於第一位置與第二位置之間移動之支持體支持，上述第一位置係與和第一內周面相連之側壁之第一內壁對向之位置，上述第二位置係與和第二內周面相連之上述側壁之第二內壁電性連接之位置。支持體係於基板通過開口部時待機於第一位置，於產生電漿時移動至第二位置而將第一接地構件電性連接於 開口部之內周面。藉此，因構築無須繞過開口部之回流電流路徑，故於側壁部之全周可確保回流電流路徑的對稱性。
再者，於支持體與第二內壁相接之部分之正下方配置有收集構件。藉此，即便支持體與第二內壁相接而發塵，收集構件亦可收集灰塵。
上述可動單元亦可包含有：第一驅動部，使上述支持體於和上述第二內壁對向之第三位置與上述第一位置之間移動；及第二驅動部，使上述支持體於上述第三位置與上述第二位置之間移動。
藉此，支持體於第一位置與第二位置之間移動時，會經由與第二位置隔開之第三位置。其結果，收集構件不與支持體接觸，從而不會引起由收集構件與支持體之接觸所引起之發塵。
亦可於上述側壁之內壁形成有與上述開口部連通之凹部，上述第一內壁及上述第二內壁係上述凹部之底部之一部分。
藉此，可將支持體收納於設置在側壁之凹部中，從而可確保支持體與載台之間之空間。
如以上所述，根據本發明，可實現回流電流路徑的縮短化與對稱性的確保。藉此，可抑制產生意外之局部放電。
10‧‧‧真空腔室
11‧‧‧成膜室
12‧‧‧腔室本體
13、30‧‧‧高頻電極
14‧‧‧絕緣構件
15‧‧‧遮蔽蓋
20‧‧‧載台
21、711、811‧‧‧支持面
22‧‧‧升降軸
23、72、85a、86a‧‧‧驅動源
31‧‧‧電極凸緣
32‧‧‧簇射板
41‧‧‧匹配箱
42‧‧‧高頻電源
43‧‧‧氣體導入管線
51‧‧‧門閥
60‧‧‧接地構件
61‧‧‧第一接地板
62‧‧‧第二接地板
70、80‧‧‧可動單元
71、81、171、271‧‧‧支持體
71A、81A‧‧‧抵接部
73、85b、86b‧‧‧驅動軸
83‧‧‧支持棒
84‧‧‧管體
85‧‧‧第一驅動部
86‧‧‧第二驅動部
87‧‧‧臂
87a、87b‧‧‧臂部
88a、89a‧‧‧固定構件
88b、89b‧‧‧軸部
90‧‧‧控制器
100‧‧‧電漿處理裝置
121‧‧‧底部
122‧‧‧側壁
122a、122b、122c、122d‧‧‧側壁部
123、124‧‧‧開口部
123a‧‧‧下部內周面
123b‧‧‧上部內周面
125‧‧‧內壁
125a‧‧‧下部內壁
125b‧‧‧上部內壁
125c、127c‧‧‧凹部
127‧‧‧收集構件
127a‧‧‧收集面
311‧‧‧空間部
600‧‧‧可撓性金屬板
601、602‧‧‧端部
710、810‧‧‧金屬塊
712、812‧‧‧對向面
713、813‧‧‧彈性構件
714、814‧‧‧導電性片材
715、815‧‧‧密封環
P‧‧‧電漿
W‧‧‧基板
V‧‧‧退避部
X、Y、Z‧‧‧軸
圖1係表示本發明之一實施形態之電漿處理裝置之概略側剖視圖。
圖2係表示上述電漿處理裝置中之基板搬入搬出步驟之概略側剖視圖。
圖3係表示上述電漿處理裝置之主要部分之內部平面構造之概略剖視圖。
圖4係表示上述電漿處理裝置中之接地構件之一構成例之示意圖。
圖5係上述電漿處理裝置中之支持體之部分斷裂立體圖。
圖6係表示上述支持體與腔室本體的開口部之關係之主要部分之概略剖視圖。
圖7係說明上述電漿處理裝置中之成膜時(產生電漿時)之電流路徑之概略圖。
圖8係說明比較例之電漿處理裝置之電流路徑之概略圖。
圖9係表示上述支持體之構成之變形例之概略立體圖。
圖10係表示上述電漿處理裝置中之驅動支持體之驅動系統之變形例之概略剖視圖。
圖11係表示上述電漿處理裝置中之驅動支持體之驅動系統之變形例之概略剖視圖。
圖12係表示上述電漿處理裝置中之驅動支持體之驅動系統之變形例之概略剖視圖。
圖13係上述驅動系統之變形例中使用之支持體之部分斷裂立體圖。
圖14係上述收集構件之部分斷裂立體圖。
圖15係上述收集構件之變形例之部分斷裂立體圖。
圖16係表示具備上述變形例之驅動系統之電漿處理裝置之變形例之概略剖視圖。
圖17係表示具備上述變形例之驅動系統之電漿處理裝置之變形例之概略剖視圖。
圖18係表示具備上述變形例之驅動系統之電漿處理裝置之變形例之概略剖視圖。
以下，一邊參照圖式一邊對本發明之實施形態進行說明。本實施形態中，作為電漿處理裝置，列舉電漿CVD裝置為例進行說明。
圖1及圖2係表示本實施形態之電漿CVD裝置之構成之概略側剖視圖，圖1表示成膜時，圖2表示基板搬入搬出時。
另外，各圖中X軸、Y軸以及Z軸表示相互正交之3 軸方向，X軸以及Y軸相當於水平方向，Z軸相當於高度方向。
〔整體構成〕
電漿CVD裝置100具有真空腔室10。真空腔室10於內部具有成膜室11。真空腔室10連接於未圖示之真空泵，且構成為能夠將成膜室11排氣至預定之減壓氛圍並加以維持。
真空腔室10具有腔室本體12、高頻電極13以及絕緣構件14。
腔室本體12由不鏽鋼或鋁合金等金屬材料所構成。腔室本體12形成為長方體形狀，該長方體形狀具有底部121以及由立設於底部121之周圍之4個側壁部所構成的側壁(周壁)122。
側壁122具有側壁部122a，該側壁部122a係於一部分包含有X軸方向能夠供基板W通過之開口部123。開口部123作為用以向成膜室11搬入基板W或自成膜室11搬出基板W之搬入搬出口而構成。開口部123具有能夠供基板及未圖示之基板搬送裝置通過之寬度及高度。於側壁部122a之外側設置有能夠使開口部123開閉之門閥51。
作為基板W，典型而言係使用矩形之玻璃基板。基板W之尺寸並無特別限定，例如使用G5以上(1邊之長度為1000mm以上)之基板，本實施形態中，使用例如G6基板(1850mm×1500mm)。
於腔室本體12之內部設置有載台20。載台20具有支持基板W之支持面21。支持面21由面積比基板W還大之矩形之平面所構成。載台20內置有能夠將支持面21之整個區域加熱至預定溫度之加熱源。加熱源並無特別限定，典型而言，由加熱器、熱介質循環通路等所構成。載台20具有靜電夾具或機械夾具等於支持面21上保持基板W之適宜之夾持機構(圖示省略)。
載台20具有升降軸22，且構成為藉由設置於腔室本體12之底部121的外側之驅動源23而能夠於Z軸方向進行升降移動。升降軸22固定於載台20之底部中心，氣密地貫通腔室本體12之底部121。載台20構成為能夠於圖1所示之上升位置與圖2所示之下降位置之間升降。載台20之升降動作藉由控制器90而控制。
高頻電極13以與載台20之支持面21於Z軸方向隔開預定之間隔而對向的方式，經由絕緣構件14(不與腔室本體12電性連接之狀態下)而設置於腔室本體12之上部。高頻電極13係由金屬材料所構成，具有電極凸緣31 以及簇射板(shower plate)32。
電極凸緣31經由匹配箱41而與高頻電源42電性連接。電極凸緣31係與氣體供給管線43連接並且具有被導入經由該氣體供給管線43供給之製程氣體(成膜氣體)之空間部311。簇射板32係固定於電極凸緣31之下端部，具有將導入至空間部311之製程氣體供給至載台20上之基板W之整個區域的複數個孔。高頻電極13係藉由自高頻電源42施加高頻電壓，而使簇射板32與載台20之間之成膜室11產生製程氣體之電漿P(參照圖1)。
高頻電源42之頻率並無特別限定，例如於10MHz至100MHz之間適當地加以選擇，本實施形態中為27.12MHz。
製程氣體之種類並無特別限定，能夠根據應成膜之材料之種類適當地進行設定。製程氣體除了包含有原料氣體外，亦可包含有氦、氬、氮等載體氣體(carrier gas)。本實施形態中，電漿CVD裝置100係將非晶矽、氮化矽、氧化矽等矽化合物之薄膜成膜於基板W上。
絕緣構件14係配置於腔室本體12與高頻電極13之間。絕緣構件14係由能夠支持高頻電極13(電極凸緣31)之下端周緣部而形成為環狀之陶瓷等電氣絕緣性材料所構成。絕緣構件14經由未圖示之密封環等密封構件而分 別固定於腔室本體12及高頻電極13。
高頻電極13係被遮蔽蓋(shield cover)15被覆。遮蔽蓋15係配置於腔室本體12之上部，且與電極凸緣31非接觸地被覆高頻電極13。遮蔽蓋15與電極凸緣31之間維持為大氣壓。遮蔽蓋15係由金屬材料所構成，電性連接於腔室本體12及接地電位。
本實施形態之電漿處理裝置100進一步具有複數個接地構件60。複數個接地構件60係配置於載台20之周圍，將真空腔室10之側壁122與載台20之間電性連接。
圖3係表示腔室本體12之內部平面構造之概略剖視圖。如該圖所示，複數個接地構件60包含有複數個第一接地板61以及複數個第二接地板62。
第一接地板61(第一接地構件)配置於具有開口部123之側壁部122a以及與該側壁部122a對向之載台20之一周緣部之間。第二接地板62(第二接地構件)分別配置於側壁部122a以外之其他3個側壁部122b、122c、122d及與這些側壁部對向之載台20之其他周緣部之間。接地板61、62沿著載台20之各邊大致等間隔地配置。
各接地板61、62典型而言具有相同構成，本實施形 態中由可撓性(撓性(flexibility))金屬板所構成，該可撓性金屬板分別具有連接於側壁122之第一端部601以及連接於載台20之第二端部602，上述各接地板61、62能夠追隨載台20之升降動作而於上下方向彎曲(參照圖1、圖2)。各接地板61、62係由厚度約為0.1mm、寬度約為10mm之鎳基合金或鋁合金等所構成，但不限於此，只要具有導電性則材質及形狀並無特別限定。
各接地板61、62可分別獨立地構成，亦可由複數個接地板之連結體構成。圖4係表示第二接地板62之連結構造之示意圖。如該圖所示，於一片矩形之可撓性金屬板600之面內並列地形成有複數個狹槽(開口)60s，藉此構成圖中上端部及下端部相互連結而成之複數個第二接地板62之連結體。根據該構成，可將金屬板600之上下之各端部分別作為第一端部601及第二端部602而將各接地板62統一地連接到側壁122及載台20。連接方法並無特別限定，典型而言，使用複數個螺釘等固定具。
此處，連接於無開口部123之側壁部122b至側壁部122d的第二接地板62之端部601係直接連接於側壁部122b至側壁部122d。另一方面，連接於有開口部123之側壁部122a的第一接地板61之端部601係經由可動單元70之支持體71而連接於側壁部122a。
可動單元70具有支持第一接地板61的端部601之支持體71以及使支持體71沿著Z軸方向移動之驅動源72。可動單元70構成為能夠於第一位置與第二位置之間使支持體71於Z軸方向移動(升降)，上述第一位置係第一接地板61隔著開口部123而與開口部123之內周面對向之位置，上述第二位置係第一接地板61電性連接於上述內周面之位置。
另外，支持體71之形狀只要是於第二位置處第一接地板61電性連接於開口部123之內周面之形狀即可，並無特別限定。
繼而，參照圖5及圖6對支持體71之構成之一例進行說明。圖5係支持體71之部分斷裂立體圖，圖6係表示支持體71與開口部123之關係之主要部分之概略剖視圖。
支持體71配置於開口部123之側壁部122a內面側之端部。支持體71構成為如下：支持排列於Y軸方向之各接地板61之第一端部601的狀態下，如圖6所示能夠於下降位置(第一位置)與上升位置(第二位置)之間移動，上述下降位置係退避至設置於開口部123之下部內周面123a的退避部V之位置，上述上升位置係與開口部123之上部內周面123b接觸之位置。
退避部V形成為能夠收容支持體71之大小。於退避部V中，支持體71隔著開口部123而與開口部123之上部內周面123b對向。上述下降位置處的支持體71與開口部123之上部內周面123b之間隙並無特別限定，設定為至少能夠供基板W通過開口部123之大小。
驅動源72設置於腔室本體12之底部121外側，典型而言，由氣缸、油壓缸等流體壓缸所構成，亦可採用滾珠螺桿機構。驅動源72具有氣密地貫通腔室本體12之底部121且連結於支持體71之底部之驅動軸73，且構成為能夠使支持體71於上述第一位置與第二位置之間於Z軸方向升降。
本實施形態中，支持體71係由Y軸方向具有長邊之(沿著開口部123之長度方向延伸之)長方體形狀之金屬塊710所構成。藉此，對開口部123之上部內周面123b之接觸面積增大，於支持體71與側壁部122a之間可實現Y軸方向(開口部123之寬度方向)上大致均勻之接觸。另外，支持體71係於開口部123之寬度方向分割為複數個，且構成為分別能夠個別地或共同地升降移動。
金屬塊710例如由不鏽鋼或鋁合金等所構成。金屬塊710之一側面(與載台20之周緣部對向之側面)係設為共同 地支持各接地板61的端部601之支持面711，金屬塊710之上表面係設為與開口部123之內壁面對向之對向面712。
各接地板61之端部601係以與支持面711面接觸之方式固定。藉此，實現各接地板61與支持體71之間之接觸電阻之降低。固定方法並無特別限定，能夠採用使用複數個螺釘之機械固定、焊接等。
導電性片材714經由彈性構件713固定於對向面712。彈性構件713係以自對向面712向上方突出預定高度的方式，配置於對向面712之中心部。彈性構件713係由Y軸方向為長邊之板狀或軸狀構件所構成，其軸方向之剖面形狀(與XZ平面平行之剖面形狀)形成為矩形狀或朝向上方凸出之圓頂形狀。彈性構件713之構成材料並無特別限定，典型而言由橡膠或或彈性體構成。
導電性片材714由金屬製片材所構成，該金屬製片材係以被覆彈性構件713之方式固定於對向面712之中心部且Y軸方向為長邊。導電性片材714由具有可撓性之金屬板所構成，其周緣部經由複數個螺釘等固定具固定於對向面712。導電性片材714被覆彈性構件713之區域係構成用以於上述第二位置處抵接於開口部123的上部內周面123b之抵接部71A。抵接部71A構成為經由彈性構件713 而能夠於Z軸方向彈性變形。
支持體71進一步具有配置於抵接部71A之周圍之密封環715。密封環715以包圍導電性片材714之方式設置於對向面712。密封環715藉由於上述第二位置處與開口部123之上部內周面123b彈性接觸，而自成膜室11阻斷抵接部71A。藉此，防止製程氣體及其反應生成物附著於抵接部71A。
可動單元70之驅動源72藉由控制器90控制。控制器90由具有CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)及記憶體之電腦構成。於圖1所示之成膜步驟中，控制器90分別使載台20移動至上升位置，使支持體71移動至第二位置。另一方面，於圖2所示之基板搬入搬出步驟中，控制器90分別使載台20移動至下降位置，使支持體71移動至第一位置。另外，控制器90構成為除了載台20之升降動作、可動單元70之驅動控制之外，亦能夠控制對氣體供給管線43、高頻電極13施加高頻電壓等電漿CVD裝置100之動作整體。
〔動作〕
繼而，對本實施形態之電漿CVD裝置之典型動作進行說明。
圖1所示之成膜步驟中，成膜室11被加壓至預定壓力，基板W於位於上升位置之載台20上被加熱至預定溫度。高頻電極13將經由氣體導入管線43導入之製程氣體經由空間部311以及簇射板32供給至成膜室11。高頻電極13自高頻電源42(匹配箱41)施加高頻電力，並與載台20之間產生製程氣體之電漿P。藉此，製程氣體中之原料氣體分解，該原料氣體的分解生成物堆積於基板W上，藉此進行成膜。
圖7係對成膜時(產生電漿時)之電漿處理裝置100之電流路徑(參照圖中之虛線箭頭)進行說明之概略圖。可動單元70中之支持體71係位於與開口部123之上部內周面123b接觸之第二位置，載台20係經由第一接地板61及第二接地板62而與腔室本體12之側壁122(122a至122d)電性連接。接地構件60及側壁122係形成使電流自載台20經由腔室本體12及遮蔽蓋15向匹配箱41回流之回流電流路徑。
成膜後，停止對高頻電極13供給氣體及供給電力，載台20開始向圖2所示之下降位置移動。另一方面，可動單元70中之支持體71亦向圖2及圖6所示之退避位置(第一位置)下降。接下來，門閥51開放，利用未圖示之基板搬送裝置經由開口部123，將成膜過之基板W自載台20上向真空腔室10之外部搬出，將未成膜之基板W向真 空腔室10之內部搬入。然後，門閥51閉合，載台20及支持體71分別上升，執行與上述相同之成膜處理。
又，若成膜時之高頻電流之回流電流路徑未得以最佳化，則有時會於陰極(高頻電極13)與陽極(載台20)之間以外之部位產生意外的放電。例如，如圖8所示，於將接地板61連接於開口部123之正下方之側壁部內面之情形時，由於經由該側壁部之回流電流路徑繞過開口部123之周圍或通過開口部123之內部之門閥51，因而回流電流路徑較長地、或者非等向性地偏稀疏或偏密實地形成。因此，成為發生局部放電之原因，存在膜質或膜厚之面內均勻性降低之情況。
本實施形態中，接地構件60中之第一接地板61係經由支持體71連接於側壁部122a，第二接地板62直接連接於側壁部122b至側壁部122d。因此，與接地構件連接於載台與腔室之底部之間之構成相比，可縮短回流電流路徑。
另一方面，連接於形成有開口部123之側壁部122a之第一接地板61係由能夠於開口部123之內部在Z軸方向升降之支持體71支持。支持體71係於基板通過開口部123時於第一位置待機(圖2)，於產生電漿時移動至第二位置而使第一接地板61電性連接於開口部123之上部內 周面123b(圖1)。藉此，因構築無須繞過開口部123之回流電流路徑，故於側壁122之全周可確保回流電流路徑的對稱性，且提高基板上之膜質及膜厚之均勻性。
為了實現回流電流路徑的均勻化或對稱性之提高，較佳為各回流電流路徑之長度相同。而且，例如各接地板60、61與側壁122之連接位置較佳為以腔室本體12之底部121作為基準，分別設定為大致相同之高度。該情形時，支持體71之第二位置亦可設定為與第二接地板62中之與側壁部122b至側壁部122d之連接位置處的自真空腔室10之底部121算起之高度大致相同之高度(參照圖2)。
而且，根據本實施形態，由於在支持體71之對向面712設置有能夠於Z軸方向彈性變形之抵接部71A，因而可藉由第二位置處以適度之按壓力使支持體71與開口部123之上部內周面123b穩定接觸。
再者，由於在支持體71之對向面712設置有以包圍抵接部71A之方式配置之密封環715，因而可防止成膜製程中抵接部71A暴露於成膜室11中。藉此，防止製程氣體及其電漿反應生成物與抵接部71A接觸，即便於使用腐蝕性高之氣體之情形時，亦可保護抵接部71A不會腐蝕從而提高耐久性。而且，即便於因抵接部71A與開口部123之接觸而產生灰塵之情形時，亦可避免該灰塵向成 膜室11漏出。藉此，可穩定地進行高品質之成膜處理。
再者，本實施形態中，使支持體71升降之驅動源72與使載台20升降之驅動源23係分開構成。因此，於根據成膜處理之規格而載台20之升降移動量發生變化之情形時，亦可確保支持體71之上升位置(第二位置)之定位精度。另外，載台20與支持體71之升降移動可相互同步地進行控制。
〔總結〕
如以上，根據本實施形態，可將經由具有開口部123之側壁部122a的回流電流路徑與經由除了該側壁部122a以外之側壁部122b至側壁部122d的回流電流路徑以相同或大致相同之路徑長度而構成，因而可確保回流電流路徑的縮短化、均勻化或對稱性。藉此，可防止局部之異常放電之發生，且可進行膜厚及膜質之均勻性優異之成膜處理。
尤其本實施形態中，採用27.12MHz之VHF(very high frequency；特高頻)頻帶之高頻電源作為高頻電源42。因此，藉由電漿之高密度化，能夠實現13.56MHz之高頻電源中無法達成之高成膜速度、膜之緻密化。
另一方面，因採用VHF頻帶電源而引起之電漿密度 高之原因，仍有若回流電流增大而回流電流路徑未最佳化則放電穩定性劣化之擔心。回流電流路徑之不均勻性所引起之局部放電(放電洩漏)中，因離子通量與頻率之餘弦(cos)之平方成比例地增大，故因回流電流路徑長度之微小之差異會產生較大之電場梯度，即便是13.56MHz時未引起放電洩漏之路徑長度，亦會於27.12MHz下引起放電洩漏。
根據本實施形態，可消除經由具有基板搬入搬出用之開口部123之側壁部122a之回流電流路徑以及經由除了該側壁部122a以外之側壁部122b至側壁部122d之回流電流路徑的不均勻性，因而即便於採用27.12MHz之高頻電源之情形時，亦不會產生局部放電而可實現穩定之成膜。而且，根據本實施形態，連接於開口部123之接地板61構成為能夠於開口部123之內部移動，因而不會妨礙經由開口部123之基板之搬入搬出動作，從而可容易實現上述作用功效。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明當然不僅限於上述實施形態，亦可添加各種變更。
例如以上之實施形態中，已說明如下例：於作為支持體71之金屬塊710之對向面712，設置有能夠於Z軸方向彈性變形之抵接部71A或密封環715，但不限於此。例 如圖9中的A所示，亦可採用僅由不具備上述抵接部或密封環之金屬塊710構成之支持體171。利用此種構成，藉由使對向面712直接與開口部123之上部內周面123b接觸，而可實現第一接地板61與側壁部122a之電性連接。
而且，以上之實施形態中，已對支持第一接地板61之支持體71由金屬塊710構成之例進行了說明，但也可由陶瓷等絕緣材料所構成。該情形時，如圖9中的B所示，能夠採用如下方式：利用支持體271之對向面712支持各接地板61之端部601，使這些接地板61之端部直接或經由導電性片材714而與開口部123之上部周面部123b接觸。
而且，以上之實施形態中，於真空腔室10之4個側壁部中之1個側壁部122a設置有開口部123，但不限於此，亦可於其他側壁部122b至側壁部122d之至少任一個設置相同之開口部。例如，於相對向之2個側壁部具有基板搬入搬出用的開口部之線上式電漿處理裝置中亦能夠應用本發明。該情形時，藉由於各開口部設置上述構成之可動單元70，可獲得與上述相同之作用功效。
圖10至圖12係表示上述電漿處理裝置中之驅動支持體之驅動系統之變形例之概略剖視圖。圖10表示基板搬入搬出時之狀態，圖11表示從基板搬入到成膜前之狀 態，圖12表示成膜時之狀態。
如圖10所示，本實施形態中，設置於側壁122之開口部123包含有下部內周面123a(第一內周面)以及與下部內周面123a對向之上部內周面123b(第二內周面)。而且，本實施形態中，側壁122之內壁125中，於開口部123附近與下部內周面123a相連之部分作為下部內壁125a，於開口部123附近與上部內周面123b相連之部分設為上部內壁125b。
支持體81支持複數個第一接地板61。本實施形態中，支持體81由支持棒83支持。支持棒83對支持體81之底部進行支持。
支持體81於退避部V中與和下部內周面123a相連之下部內壁125a(第一內壁)對向。本實施形態中，將支持體81與下部內壁125a對向時之支持體81之位置設為第一位置。當支持體81位於第一位置時，支持體81處於與下部內壁125a非接觸之狀態。當支持體81位於第一位置時，例如載台20位於下降位置。
驅動支持體81之可動單元80包含有第一驅動部85、第二驅動部86、L型之臂87、固定構件88a、89a以及軸部88b、89b。第一驅動部85及第二驅動部86由控制器 90控制。
第一驅動部85包含有驅動源85a、驅動軸85b。第一驅動部85設置於腔室本體12之底部121外側(例如下方)。第一驅動部85典型而言由氣缸、油壓缸等流體壓缸構成，但亦可採用滾珠螺桿機構。
軸部89b利用固定構件89a而固定於驅動源85a。軸部89b於Y軸方向延伸。驅動軸85b利用驅動源85a例如能夠於支持棒83延伸之方向伸縮。驅動軸85b之前端連接於支持棒83之下端。驅動軸85b之中心軸與支持棒83之中心軸一致。
臂87包含有臂部87a、臂部87b。臂部87a例如與臂部87b正交。臂部87b之端軸支撐於軸部88b。藉此，臂87整體能夠以軸部88b為中心而旋轉。軸部88b利用固定構件88a而固定於底部121。軸部88b例如於Y軸方向延伸。與臂部87b相連之臂部87a係固定於與軸部89b為相反側之驅動源85a。藉此，第一驅動部85能夠以軸部88b為中心旋轉。
當支持體81位於第一位置時，臂部87b與底部121之間之間隙係隨著臂部87b離開軸部88b而逐漸擴大。亦即，當支持體81位於第一位置時，臂部87b延伸之方向 與水平方向交叉。藉此，當支持體81位於第一位置時，固定於臂部87a之驅動源85a相對於高度方向(Z軸方向)斜向配置。其結果，連結於驅動源85a之驅動軸85b亦相對於高度方向傾斜配置。
支持棒83貫通設置於底部121之開口部124。支持棒83相對於高度方向斜向傾斜。支持棒83於驅動軸85b之中心軸方向延伸。開口部124之開口寬度並無特別限定，開口部124之內周面以不與支持棒83接觸之方式設定。例如，開口部124之內周面之一部分根據支持棒83之傾斜角度而構成為錐狀。
於支持棒83之周圍設置有管體84。例如，管體84於底部121外側包圍支持棒83。管體84係真空波紋管、可撓管體等管體，於驅動軸85b伸縮之方向伸縮或歪曲。管體84連結於開口部124，並且連接於驅動軸85b之前端。若成膜室11被真空排氣，則管體84內為減壓狀態。
第二驅動部86包含有驅動源86a及驅動軸86b。第二驅動部86設置於腔室本體12之底部121外側(例如第一驅動部85之側方)，典型而言，由氣缸、油壓缸等流體壓缸構成，亦可採用滾珠螺桿機構。
驅動軸86b利用驅動源86a，可於與軸部89b延伸之 方向正交之方向(X軸方向)上伸縮。驅動軸86b之前端軸支撐於軸部89b。若驅動軸86b於X軸方向伸縮，則軸部89b於X軸方向移動。藉此，固定軸部89b之第一驅動部85經由臂87而以軸部88b為中心旋動。
而且，於開口部123之上部內周面123b配置有收集構件127。收集構件127自開口部123朝向成膜室11突出。收集構件127位於與開口部123之上部內周面123b相連之上部內壁125b(第二內壁)之正下方。例如，於收集構件127之正上方引起發塵之情形時，由發塵而產生之異物會收集於收集構件127上。
圖11中表示支持體81自第一位置移動至與上部內壁125b對向之位置後的狀態。亦即，藉由驅動軸85b自驅動源85a伸長，而支持體81自第一位置移動至與上部內壁125b對向之位置。本實施形態中，將支持體81與上部內壁125b對向時的支持體81之位置設為第三位置。當支持體81位於第三位置時，支持體81處於與上部內壁125b非接觸之狀態。而且，當支持體81位於第三位置時，例如載台20位於上升位置。
本實施形態中，於支持體81藉由第一驅動部85而於第一位置與第三位置之間升降時，以支持體81不與收集構件127接觸之方式調整支持棒83之傾斜角度、收集構 件127向成膜室11突出之長度、支持體81之尺寸等。
圖12中表示支持體81自第三位置移動至與上部內壁125b接觸之位置後的狀態。藉此，由支持體81支持之第一接地板61與上部內壁125b電性連接。例如，藉由第二驅動部86之驅動軸86b自驅動源86a延伸，而由驅動軸86b向X軸方向推壓之第一驅動部85經由臂87以軸部88b為中心旋轉。藉此，由驅動軸85b支持之支持棒83向第一驅動部85被驅動軸86b所推壓之方向的相反側傾斜，從而支持體81與上部內壁125b接觸。支持棒83成為與高度方向實質平行或接近平行之狀態。本實施形態中，將支持體81與上部內壁125b電性連接時的支持體81之位置設為第二位置。
如此，可動單元80可使支持體81於第一位置與第三位置之間移動，且可使支持體81於第三位置與第二位置之間移動。藉此，可動單元80可使支持體81於第一位置與第二位置之間移動。
另外，第一驅動部85之驅動與第二驅動部86之驅動亦可同時進行。該情形時，支持體81於第一位置至第二位置之間以描繪緩和曲線之方式移動。然而，支持體81係支持體81之軌道被控制，以使得於移動中不會與收集構件127接觸。
圖13係上述驅動系統之變形例中使用之支持體之部分斷裂立體圖。
本實施形態中，支持體81係由Y軸方向具有長邊之長方體形狀之金屬塊810所構成。藉此，對上部內壁125b之接觸面積增大，於支持體81與側壁122之間之Y軸方向可實現大致均勻之接觸。圖13之例中，金屬塊810由1根支持棒83支持，但不限於該例。金屬塊810亦可由複數個支持棒83支持。另外，支持體81亦可於開口部123之寬度方向分割為複數個，且構成為分別能夠個別地或共同地升降移動。
金屬塊810例如由不鏽鋼或鋁合金等所構成。金屬塊810之一側面(與載台20之周緣部對向之側面)設為共同地支持各接地板61的端部601之支持面811，與支持面811為相反側之金屬塊810之側面係設為與上部內壁125b對向之對向面812。
各接地板61的端部601係以與支持面811面接觸之方式固定。藉此實現各接地板61與支持體81之間之接觸電阻之降低。固定方法並無特別限定，能夠採用使用複數個螺釘之機械固定、焊接等。
導電性片材814係經由彈性構件813固定於對向面812。彈性構件813係以自對向面812向導電性片材814側突出預定高度的方式配置於對向面812之中心部。彈性構件813係由Y軸方向為長邊之板狀或軸狀構件所構成，其剖面形狀(與XZ平面平行之剖面形狀)形成為矩形狀或向上方凸出之圓頂形狀。彈性構件813之構成材料並無特別限定，典型而言由橡膠或彈性體所構成。
導電性片材814由金屬製片材所構成，該金屬製片材係以被覆彈性構件813之方式固定於對向面812之中心部且Y軸方向為長邊。導電性片材814由具有可撓性之金屬板所構成，導電性片材814的周緣部係經由複數個螺釘等固定具固定於對向面812。導電性片材814被覆彈性構件813之區域係構成於第二位置處抵接於上部內壁125b之抵接部81A。抵接部81A構成為經由彈性構件813而能夠於X軸方向彈性變形。
支持體81進一步具有配置於抵接部81A之周圍之密封環815。密封環815以包圍導電性片材814之方式設置於對向面812。密封環815係藉由於第二位置處與上部內壁125b彈性接觸而自成膜室11阻斷抵接部81A。藉此，防止製程氣體及其反應生成物附著於抵接部81A。
圖14係上述收集構件之部分斷裂立體圖。
收集構件127由Y軸方向具有長邊之長方體形狀之金屬塊構成。當支持體81位於第二位置時，支持體81位於收集構件127之收集面127a之正上方。藉此，可效率佳地將支持體81與上部內壁125b相接時產生之異物收集於收集面127a。
收集構件127例如由不鏽鋼或鋁合金等構成。收集構件127之固定方法並無特別限定，例如，能夠採用使用複數個螺釘之機械固定。而且，圖13之例中，收集構件127設置於上部內周面123b，但不限於該例。例如，收集構件127亦可安裝於上部內壁125b。
圖15係上述收集構件之變形例之部分斷裂立體圖。
而且，亦可於收集構件127之上表面側形成有凹部127c。若為此種構成，則異物可效率更佳地被凹部127c收集。
若為以上之構成，則除回流電流路徑縮短之外，支持體81自第一位置經由第三位置而移動至第二位置。藉此，支持體81不與收集構件127接觸，從而不會出現由該接觸所引起之發塵。而且，即便導電性片材814之抵接部81A與上部內壁125b接觸而發塵，亦可利用配置於支 持體81與上部內壁125b相接之部分之正下方的收集構件127將異物(例如灰塵)收集於收集構件127上。藉此，異物更不易附著於基板W。
圖16至圖18係表示具備上述變形例之驅動系統之電漿處理裝置之變形例之概略剖視圖。圖16表示基板搬入搬出時之狀態，圖17表示基板搬入到成膜前之狀態，圖18表示成膜時之狀態。
如圖16所示，具備可動單元80之電漿處理裝置中，於側壁122之內壁125形成有凹部125c。凹部125c連通到開口部123。於內壁125與下部內壁125a形成有階差，內壁125與上部內壁125b形成有階差。亦即，下部內壁125a及上部內壁125b成為凹部125c之底部之一部分。
支持體81之至少一部分收納於凹部125c。支持體81於退避部V中與下部內壁125a對向。將該位置設為第一位置。當支持體81位於第一位置時，支持體81處於與下部內壁125a非接觸之狀態。當支持體81位於第一位置時，例如，載台20位於下降位置。
圖17中表示支持體81自第一位置移動至與上部內壁125b對向之位置後的狀態。亦即，藉由驅動軸85b自驅動源85a伸長，支持體81自第一位置移動至與上部內壁125b 對向之位置。將該支持體81之位置設為第三位置。當支持體81位於第三位置時，支持體81處於與上部內壁125b非接觸之狀態。而且，當支持體81位於第三位置時，例如載台20位於上升位置。
圖18中表示支持體81自第三位置移動至與上部內壁125b接觸之位置後的狀態。由支持體81支持之第一接地板61與上部內壁125b電性連接。例如，藉由第二驅動部86之驅動軸86b自驅動源86a延伸，而由驅動軸86b向X軸方向推壓之第一驅動部85經由臂87以軸部88b為中心旋轉。藉此，由驅動軸85b支持之支持棒83向第一驅動部85被驅動軸86b推壓之方向的相反側傾斜，從而支持體81與上部內壁125b接觸。支持體81之至少一部分收容於凹部125c。將該支持體81之位置設為第二位置。
若為此種構成，則支持體81與載台20之間之距離及支持棒83與載台20之間之距離會進一步延長，從而支持體81、支持棒83以及載台20之各自之配置自由度增加。再者，於支持體81與載台20之間或支持棒83與載台20之間容易配置其他構件。
以上之實施形態中，進而以列舉作為電漿處理裝置之電漿CVD裝置為例進行了說明，但不限於此，本發明亦能夠應用於電漿蝕刻裝置或電漿摻雜裝置等其他電漿處 理裝置中。

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，包含有：腔室本體，具有於一部分包含有能夠供基板通過的開口部之側壁；載台，具有能夠支持前述基板之支持面，且設置於前述腔室本體之內部；高頻電極，與前述支持面對向配置，能夠產生製程氣體的電漿；複數個接地構件，配置於前述載台之周圍，將前述側壁與前述載台之間電性連接；以及可動單元，具有支持體，前述支持體係用以支持作為前述複數個接地構件之一部分的第一接地構件，且前述可動單元能夠於第一位置與第二位置之間使前述支持體於與前述支持面正交之軸方向移動，前述第一位置係前述第一接地構件隔著前述開口部而與前述開口部的內周面對向之位置，前述第二位置係前述第一接地構件與前述內周面電性連接之位置。
  2. 如請求項1所記載之電漿處理裝置，其中前述支持體係具有於前述第二位置處抵接於前述內周面之導電性的抵接部，前述抵接部構成為能夠於前述軸方向彈性變形。
  3. 如請求項2所記載之電漿處理裝置，其中前述支持體進一步具有密封環，前述密封環係配置於前述抵接部之周圍且於前述第二位置處與前述內周面彈性接觸。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之電漿處理裝置，其中前述支持體係由金屬製之塊所構成。
  5. 如請求項1至3中任一項所記載之電漿處理裝置，其中前述第二位置係設定為與作為前述複數個接地構件之其他部分之第二接地構件中的與前述側壁之連接位置處的自前述腔室本體之底部算起之高度實質相同之高度。
  6. 如請求項1至3中任一項所記載之電漿處理裝置，其中前述載台構成為能夠沿著前述軸方向移動；前述複數個接地構件係由複數個可撓性金屬板所構成，前述可撓性金屬板分別具有連接於前述側壁之第一端部及連接於前述載台之第二端部。
  7. 如請求項1至3中任一項所記載之電漿處理裝置，其中前述支持體具有沿著前述開口部之長度方向延伸之長方體形狀；前述第一接地構件包含有隔開間隔排列於前述長度方向之複數個導體部。
  8. 一種電漿處理裝置，具備有：腔室本體，具有於一部分包含有開口部之側壁，前述開口部能夠供基板通過且具有第一內周面以及與前述第一內周面對向之第二內周面；載台，具有能夠支持前述基板之支持面，且設置於前述腔室本體之內部；高頻電極，與前述支持面對向配置，能夠產生製程氣體的電漿；複數個接地構件，配置於前述載台之周圍，將前述側壁與前述載台之間電性連接；可動單元，具有支持體，前述支持體係用以支持作為前述複數個接地構件之一部分的第一接地構件，且前述可動單元能夠使前述支持體於第一位置與第二位置之間移動，前述第一位置係前述支持體與和前述第一內周面相連之前述側壁的第一內壁對向之位置，前述第二位置係前述支持體與和前述第二內周面相連之前述側壁的第二內壁電性連接之位置；以及收集構件，配置於前述支持體與前述第二內壁相接之部分之正下方。
  9. 如請求項8所記載之電漿處理裝置，其中前述可動單元包含有：第一驅動部，使前述支持體於和前述第二內壁對向之第三位置與前述第一位置之間移動；以及第二驅動部，使前述支持體於前述第三位置與前述第二位置之間移動。
  10. 如請求項8或9所記載之電漿處理裝置，其中於前述側壁之內壁形成有與前述開口部連通之凹部；前述第一內壁及前述第二內壁係前述凹部之底部之一部分。
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