WO2005055298A1 - プラズマ処理装置及びマルチチャンバシステム - Google Patents

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WO2005055298A1
WO2005055298A1 PCT/JP2004/017932 JP2004017932W WO2005055298A1 WO 2005055298 A1 WO2005055298 A1 WO 2005055298A1 JP 2004017932 W JP2004017932 W JP 2004017932W WO 2005055298 A1 WO2005055298 A1 WO 2005055298A1
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chamber
plasma
weir
wafer
processing apparatus
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PCT/JP2004/017932
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Inventor
Toshiaki Fujisato
Original Assignee
Tokyo Electron Limited
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a multi-chamber system including the same.
  • a plasma processing apparatus for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus supplies a processing gas into a chamber for accommodating an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, and applies a predetermined high-frequency voltage to the chamber.
  • a plasma is generated in the inside, and a predetermined process is performed on the semiconductor wafer by the plasma.
  • the chamber wall of this plasma CVD apparatus has a stable potential and a low impedance. Therefore, plasma is likely to be generated using the chamber wall around the mounting table on which the semiconductor wafer is mounted as the counter electrode. This makes it difficult to concentrate the plasma generated in the chamber in the processing area between the shower head, which is the processing gas outlet, and the mounting table on which the semiconductor wafer is mounted.
  • Patent Document 1 by surrounding the mounting table with a thin dielectric, it is possible to prevent the plasma from significantly extending beyond the periphery of the semiconductor wafer mounted on the mounting table.
  • Patent Document 1 Japanese Translation of International Patent Publication No. 2001-516948
  • the thin dielectric described above only prevents the plasma from significantly extending beyond the periphery of the semiconductor wafer, and sufficiently prevents the plasma from spreading outside the processing region described above. Can not. As a result, the efficiency of the plasma processing is still low, and the quality and thickness of the film formed on the semiconductor wafer tend to be uneven. Had occurred.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a plasma processing apparatus that realizes efficient plasma processing and a multi-chamber system including the same.
  • a plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a processing target, and a processing chamber for performing plasma processing on the processing target, A mounting table installed in the processing chamber for mounting the object to be processed, a processing gas supply unit for supplying a processing gas for performing plasma processing to the object to be processed into the processing chamber, and a high-frequency voltage
  • the plasma generation unit generates a plasma of the processing gas supplied by the processing gas supply unit by applying the plasma, and the plasma generated by the plasma generation unit receives the plasma mounted on the mounting table.
  • a weir for sealing in a region on the processing body wherein the weir has a conductive member formed of a conductive material, and the conductive member is grounded.
  • the weir is a conductive member formed of the conductor, an insulating member that covers the conductive member, and electrically insulates between the conductive member and the mounting table. May be done.
  • the weir may include a protruding portion formed to be higher than the object mounted on the mounting table so as to surround an area on the object.
  • the distance between the upper end of the weir and the inner wall of the processing chamber may be 85 mm or less.
  • the interval is preferably 30 mm or less, and more preferably 25 mm or less.
  • the weir may further include an elevating unit for elevating the weir in the processing chamber.
  • the processing apparatus may further include an elevating unit that raises and lowers the weir and the mounting table in the processing chamber.
  • a multi-chamber system of the present invention is characterized in that the plasma processing apparatus is arranged in at least one chamber.
  • plasma can be confined in a region on a wafer arranged in a chamber, and plasma processing can be realized with high efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a weir constituting the plasma processing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing an interval between a weir and a chamber constituting the plasma processing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a multi-chamber system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing another configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • a plasma processing apparatus of the present invention and a multi-chamber system including the plasma processing apparatus will be described.
  • a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus will be described as an example of a plasma processing apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a plasma processing apparatus 1 includes a chamber 2, an exhaust device 3, a processing gas supply device 4, a first high-frequency power supply 5, Matching device 6, second high-frequency power supply 7, second matching device 8, control device 9, and the like.
  • the chamber 2 is formed of a conductive material, for example, aluminum or the like that has been subjected to anodizing (anodizing).
  • the chamber 2 is grounded.
  • An exhaust pipe 11 for exhausting gas in the chamber 2 and a gate valve 12 for loading and unloading a wafer (semiconductor wafer) W as an object to be processed are provided on a side wall of the chamber 2. Have been. The loading / unloading of the wafer W is performed between a load lock chamber (described later) communicating with the chamber 2 with the gate valve 12 opened.
  • a processing gas supply pipe 13 for introducing a processing gas into the chamber 2 and a processing gas supply pipe 13 connected to the processing gas supply pipe 13 are provided at an upper portion of the chamber 2.
  • the shower head 14 is also formed with a hollow aluminum or the like having a large number of holes on its bottom surface. The shower head 14 diffuses the processing gas from the processing gas supply pipe 13 and uniformly supplies the processing gas to the entire surface of the wafer W, and also functions as an upper electrode.
  • a support base 15 is provided at a substantially central portion of the bottom of the chamber 2.
  • a susceptor 16 which functions as a mounting table for mounting the wafer W and also functions as a lower electrode is provided.
  • the susceptor 16 is provided so as to face the shear head 14 functioning as an upper electrode.
  • a plurality of lift pins 15a that are moved up and down by a lifting mechanism are installed inside the support base 15.
  • the wafer W carried into the chamber 2 is placed on the lift pins 15a that have risen, and is placed on the susceptor 16 by lowering the lift pins 15a. Further, the wafer W that has been subjected to the plasma processing is detached from the susceptor 16 by lifting the lift pins 15a.
  • the length of the lift pins 15a is set so that the wafer W can be lifted to a position higher than a weir 18 to be described later at the time of loading and unloading.
  • a flow path 15b for circulating a refrigerant such as florinate is formed inside the support base 15.
  • the flow path 15b is connected to a refrigerant supply device (not shown) via a refrigerant supply pipe 17.
  • the temperature of the susceptor 16 and the temperature of the wafer W mounted on the susceptor 16 are controlled to a predetermined temperature by flowing the supplied refrigerant through the flow path 15b.
  • a weir 18 surrounding the support 15 and the susceptor 16 as shown in FIG.
  • the weir 18 is placed on the susceptor 16 so as to surround a region on the wafer W, that is, a processing region R between the wafer W (or the susceptor 16) placed on the susceptor 16 and the shower head 14. And a projection 18c formed to be higher than W.
  • the weir 18 is provided to confine the plasma generated in the chamber 2 to the processing region R.
  • the cross-sectional shape and height of the protruding portion 18c (the portion protruding from the surface of the susceptor 16) of the weir 18 are set so that plasma can be substantially sealed in the processing region R.
  • the cross-sectional shape and height of the protrusion 18c are diffused outside the processing region R. It is set such that the influence of the plasma on the processing of the wafer W is negligible.
  • the distance L between the upper end of the projection 18c and the inner wall of the chamber 2 shown in FIG. 3 is preferably 85 mm or less, more preferably 30 mm or less, and still more preferably 25 mm or less.
  • the height of the projection 18c is set according to the pressure in the chamber 2, the density of the generated plasma, and the like.
  • the distance L between the upper end of the projection 18c and the chamber 2 shown in FIG. Is set smaller than 2.5 mm or less, more preferably 0.8 mm or less.
  • the weir 18 is configured to be able to move up and down as shown in FIGS. 5 and 6 described later.
  • the weir 18 has a conductive member 18a formed of a conductor.
  • the weir 18 is composed of a conductive member 18a, a covering member 18b, and a force.
  • the conductive member 18a is made of a conductive material such as aluminum and is grounded.
  • the covering member 18b covers the conductive member 18a and electrically insulates the conductive member 18a from the support 15 and the susceptor 16, and is made of an insulating material such as ceramic.
  • the conductive member 18a of the weir 18 is grounded, the conductive member 18a (that is, the weir 18) has a stable potential and a low impedance. As a result, plasma is generated using the conductive member 18a connected to the wall of the chamber 2 as the counter electrode, so that it is possible to reliably prevent the plasma from spreading outside the weir 18.
  • the exhaust device 3 is connected to the chamber 2 via an exhaust pipe 11.
  • the exhaust device 3 includes a vacuum pump, exhausts the gas in the chamber 2, and sets the pressure in the chamber 2 to a predetermined pressure (for example, 800 Pa).
  • the processing gas supply device 4 is connected to the chamber 2 via a gas supply pipe 13, and supplies a processing gas required for processing the wafer W into the chamber 2 at a predetermined flow rate (for example, 100 sccm).
  • the first high-frequency power supply 5 is connected to a susceptor 16 functioning as a lower electrode via a first matching device 6. Then, a high frequency of 13.56-100 MHz, for example, is applied to the susceptor 16.
  • the second high-frequency power supply 7 is connected to the shower head 14 functioning as an upper electrode via the second matching unit 8, and applies, for example, a high frequency of 0.8 to 13.56 MHz to the shower head 14. I do.
  • the control device 9 is constituted by a microcomputer and the like, and stores a program for performing a plasma process on the wafer W.
  • the control device 9 controls the operation of the entire plasma processing apparatus 1 according to the stored program, performs a plasma CVD process on the wafer W disposed in the chamber 2, and deposits a predetermined type of film on the wafer W. Form.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the multi-chamber system according to the embodiment of the present invention.
  • the multi-chamber system 51 includes a loading / unloading chamber 52, a first transfer chamber 53, a load lock chamber 54, a second transfer chamber 55, and a plurality (in this embodiment, 4 ) Chamber 56 (56a-56d).
  • the loading / unloading chamber 52 is a space for loading or unloading an object to be processed, for example, a wafer (semiconductor wafer) into or from the multi-chamber system 51, and stores a plurality of cassettes 57 accommodating wafers.
  • a wafer semiconductor wafer
  • cassettes 57 accommodating wafers.
  • the first transfer chamber 53 is a space connecting the load-in / out chamber 52 and the load lock chamber 54.
  • a first transfer arm 58 is placed in the first transfer chamber 53, and the first transfer arm 58 transfers a wafer, and loads or unloads the wafer into or from the load / unload chamber 52 or the load lock chamber 54.
  • the load lock chamber 54 is a space for connecting the first transfer chamber 53 and the second transfer chamber 55 and for loading or unloading a wafer into the first transfer chamber 53 or the second transfer chamber 55.
  • the second transfer chamber 55 is a space connecting each chamber 56 and the load lock chamber 54.
  • a second transfer arm 59 is placed in the second transfer chamber 55, and the second transfer arm 59 transfers the wafer, and loads or unloads the wafer into or from the load lock chamber 54 or each chamber 56.
  • a processing apparatus according to the processing performed on the wafer is arranged.
  • the plasma processing apparatus 1 of the present invention is provided in the chamber 56a.
  • the other processing equipment is placed in chambers 56b-56d!
  • the second transfer chamber 55 and each chamber 56 are held in vacuum by a vacuum controller (not shown) in which a vacuum pump, a valve, and the like are also configured. Further, the load lock chamber 54 is configured so that the vacuum control unit can switch between vacuum and normal pressure.
  • the first transfer chamber 53 and the load lock chamber 54 are connected via a gate valve 60, and the load lock chamber 54 and the second transfer chamber 55 are connected via a gate valve 61. Further, the second transfer chamber 55 and each chamber 56 are connected via a gate valve 62.
  • a control unit 63 is connected to the first transfer arm 58, the second transfer arm 59, the gate valve 60, the gate valve 61, the gate valve 62, and the like.
  • the control unit 63 is composed of a microcomputer or the like, and controls the operation of the entire multi-chamber system 51.
  • the control unit 63 controls the movement of the first transfer arm 58 and the second transfer arm 59, and the opening and closing of the gate valves 60, 61, and 62, and transfers the wafer to a predetermined position.
  • the wafer is transferred from the cassette 57 stored in the loading / unloading chamber 52 to the load lock chamber 54 via the first transfer chamber 53 and the gate valve 60 by the first transfer arm 58.
  • the wafer in the load lock chamber 54 is transferred by the second transfer arm 59 to each chamber 56 via the gate valve 61, the second transfer chamber 55, and the gate valve 62.
  • the control unit 63 controls the first transfer arm 58 to take out the unprocessed wafer W from the cassette 57 in which the unprocessed wafer W to be processed is stored! It is transferred to the load lock chamber 54 via the valve 60.
  • the controller 63 controls a vacuum controller (not shown) to evacuate the load lock chamber 54.
  • the control unit 63 controls the second transfer arm 59 to transfer the unprocessed wafer W in the load lock chamber 54 to the chamber 56a (the plasma processing apparatus) via the gate valve 61 and the gate valve 62 (12). It is transported to 1) and placed on the lift pins 15a of the plasma processing apparatus 1 which have been raised.
  • control device 9 controls a lifting mechanism (not shown) to lower the lift pins 15a and place the unprocessed wafer W on the susceptor 16. Loading Place.
  • the control device 9 controls the coolant supply device (not shown) to supply the coolant to the flow path 15 b in the support 15, so that when the wafer W is placed on the susceptor 16, The temperature of the wafer W is set to a predetermined temperature. Further, the control device 9 controls the exhaust device 3 to exhaust the gas in the chamber 2 and set the pressure in the chamber 2 to a predetermined pressure.
  • control device 9 controls the processing gas supply device 4 to supply the processing gas into the chamber 2 at a predetermined flow rate. Subsequently, the control device 9 controls the second high-frequency power supply 7 to apply a predetermined high-frequency voltage to the shower head 14 functioning as an upper electrode. Further, the control device 9 controls the first high-frequency power supply 5 to apply a predetermined high-frequency voltage to the susceptor 16 functioning as a lower electrode. As a result, plasma of the processing gas supplied into the chamber 2 is generated, and a predetermined film is formed on the wafer W by the generated plasma.
  • the weir 18 is disposed around the support base 15 and the susceptor 16 so as to surround the processing region R, the generated plasma is confined in the processing region R. Furthermore, since the conductive member 18a of the weir 18 is grounded, the weir 18 has a stable potential and a low impedance, and plasma is generated using the conductive member 18a that is not located on the wall of the chamber 2 as the counter electrode. Therefore, it is possible to reliably prevent the plasma from spreading outside the weir 18. Thereby, the plasma is concentrated in the processing region R, and the plasma processing can be performed efficiently.
  • the control of the residence time of the processing gas in the processing region R, the plasma intensity, the plasma distribution, and the like become easy.
  • the quality, thickness, and the like of the formed film can be controlled with high accuracy, and a uniform film can be formed on the wafer W.
  • control device 9 controls a lifting mechanism (not shown) to raise the lift pins 15a.
  • the control unit 63 controls the second transfer arm 59 to transfer the wafer W on the lift pins 15a into the load lock chamber 54 via the gate valve 62 (12) and the gate valve 61. Housed in Subsequently, the control section 63 controls the first transfer arm 58 to transfer the wafer W in the load lock chamber 54 to the cassette 57 containing the processed wafer W via the gate valve 60.
  • the weir 18 composed of the grounded conductive member 18a is arranged so as to surround the processing region R, plasma concentrates in the processing region R. In addition, the plasma processing can be performed efficiently.
  • the control of the residence time of the processing gas in the processing region R, the plasma intensity, the plasma distribution, and the like are facilitated.
  • the weir 18 is constituted by the conductive member 18a and the covering member 18b has been described as an example.
  • the weir 18 is not provided with the covering member 18b, and is constituted by only the conducting member 18a. May be done.
  • the conductive member 18a is formed of aluminum having alumite treatment (anodizing treatment).
  • the weir 18 is installed at the bottom in the chamber 2 has been described as an example.
  • the weir 18 can be moved up and down. It may be configured. 5 and 6, illustration of a part of the configuration shown in FIG. 1 is omitted.
  • the support 15 is connected to a support elevating device 22 via a shaft 21.
  • the support pedestal elevating device 22 raises and lowers the entire support pedestal 15, susceptor 16, and weir 18 in the chamber 2 under the control of the controller 9.
  • the atmosphere inside and outside the chamber 2 at the elevating portion of the support 15 is separated by, for example, a bellows 23 that also forms a stainless steel force.
  • the distance L between the weir 18 and the chamber 2 is kept sufficiently small because the support pedestal elevating device 22 raises the entire support 15. Thereby, the plasma can be reliably contained in the processing region R.
  • the support pedestal elevating device 22 lowers the entire support 15 so that the wafer W can be loaded and unloaded easily.
  • the weir 18 is connected to a weir elevating device 24 via a shaft 21.
  • the weir elevating device 24 raises and lowers only the weir 18 in the chamber 2 under the control of the controller 9.
  • the chamber 2 in the elevating part of the weir 18 is The atmosphere inside and outside is separated by, for example, a stainless steel formed bellows 23
  • the gap L between the weir 18 and the chamber 2 is kept sufficiently small by raising the weir 18 by the weir elevating device 24.
  • the plasma can be reliably contained in the processing region R.
  • the weir elevating device 24 lowers the weir 18 so that the loading and unloading of the wafer W can be easily performed.
  • the present invention uses a plasma to process an object to be processed, for example, a semiconductor wafer.
  • the present invention can be applied to any plasma processing apparatus.
  • the present invention can be applied to an apparatus for performing plasma etching, plasma oxidation, plasma assing, and the like.
  • the object to be processed is not limited to the wafer W, and may be, for example, a glass substrate for a liquid crystal display device.
  • the present invention is useful for a plasma processing apparatus and a multi-chamber system including the same.

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Abstract

　チャンバ（２）内の略中央には、所定対象のウエハ（Ｗ）を載置するサセプタ（１６）と、サセプタ（１６）を支持する支持台（１５）が設置されている。処理ガス供給装置（４）は、ウエハ（Ｗ）を処理するための処理ガスをチャンバ（２）内に供給する。第１高周波電源（５）及び第２高周波電源（７）は、それぞれ所定の高周波電圧を印加することにより、供給された処理ガスのプラズマを生成してウエハ（Ｗ）を処理する。支持台（１５）及びサセプタ（１６）の周囲には、接地された導電部材（１８ａ）を有する堰（１８）が設けられており、これにより、生成されたプラズマがサセプタ（１６）に載置されたウエハ（Ｗ）上の領域に封じ込められる。

Description

明 細 書
プラズマ処理装置及びマルチチャンバシステム 技術分野
[0001] 本発明は、プラズマ処理装置及びこれを備えるマルチチャンバシステムに関する。
背景技術
[0002] プラズマ処理装置、例えば、プラズマ CVD (Chemical Vapor Deposition)装置は、 被処理体、例えば、半導体ウェハを収容するチャンバ内に処理ガスを供給し、所定 の高周波電圧を印加することにより、チャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマ により半導体ウェハに所定の処理を施す。
[0003] ところで、このプラズマ CVD装置のチャンバ壁は、安定した電位と低いインピーダン スを持っている。このため、半導体ウェハを載置する載置台の周囲にあるチャンバ壁 を対向電極として、プラズマが発生しやすい。これにより、チャンバ内で発生するブラ ズマを、処理ガスの吹出口であるシャワーヘッドと、半導体ウェハを載置する載置台 との間の処理領域内に集中させることが困難となる。
[0004] 処理領域内にプラズマが集中しない場合、半導体ウェハに作用しないプラズマが 多く存在するため、プラズマ処理の効率が悪くなるという問題がある。また、半導体ゥ ェハ上に形成される膜の品質や膜厚等が不均一になりやすいという問題がある。
[0005] そこで、例えば、特許文献 1では、載置台の周囲を薄い誘電体で包囲することによ り、プラズマが載置台に載置される半導体ウェハの周辺を越えてかなり延びることを 防止しょうとしている。
特許文献 1：特表 2001— 516948号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力し、上記した薄い誘電体は、プラズマが半導体ウェハの周辺を越えてかなり延 びることを防止するだけであり、プラズマが上記した処理領域外に広がることを十分 に防止することはできない。このため、依然として、プラズマ処理の効率が悪ぐまた、 半導体ウェハ上に形成される膜の品質や膜厚等が不均一になりやすいという問題が 生じていた。
[0007] 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、効率のよいプラズマ処理を実現 するプラズマ処理装置及びこれを備えるマルチチャンバシステムを提供することを目 的とする。
また、本発明は、チャンバ内に配置される被処理体上の領域にプラズマを封じ込め るプラズマ処理装置及びこれを備えるマルチチャンバシステムを提供することを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するため、本発明のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処 理を施すプラズマ処理装置であって、前記被処理体にプラズマ処理を施すための処 理室と、前記処理室内に設置され、前記被処理体を載置するための載置台と、前記 被処理体にプラズマ処理を施すための処理ガスを、前記処理室内に供給する処理 ガス供給部と、高周波電圧を印加することにより、前記処理ガス供給部によって供給 される前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部に よって生成される前記プラズマを前記載置台上に載置される被処理体上の領域に封 じ込めるための堰と、を備え、前記堰は、導電体から形成された導電部材を有し、該 導電部材は接地されている、ことを特徴とする。
[0009] 前記堰は、前記導電体から形成される導電部材と、前記導電部材を被覆し、該導 電部材と前記載置台との間を電気的に絶縁する絶縁部材と、カゝら構成されてもよい。
[0010] 前記堰は、被処理体上の領域を取り囲むように、前記載置台に載置された前記被 処理体より高く形成された突出部を備えてもよい。
[0011] 前記堰の上端と前記処理室の内壁との間隔は、 85mm以下であってもよい。
前記間隔は、好ましくは 30mm以下であり、さらに好ましくは 25mm以下である。
[0012] 前記堰を、前記処理室内で昇降させる昇降部をさらに備えてもよい。
前記堰及び前記載置台を、前記処理室内で昇降させる昇降部をさらに備えてもよ い。
[0013] また、上記目的を達成するため、本発明のマルチチャンバシステムは、少なくとも一 のチャンバに、上記プラズマ処理装置を配置した、ことを特徴とする。 発明の効果
[0014] 本発明によって、チャンバ内に配置されるウェハ上の領域にプラズマを封じ込める ことができ、効率のょ 、プラズマ処理を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の実施の形態に力かるプラズマ処理装置の構成を示す図である。
[図 2]図 1のプラズマ処理装置を構成する堰の斜視図である。
[図 3]図 1のプラズマ処理装置を構成する堰とチャンバとの間隔を示す図である。
[図 4]本発明の実施の形態にカゝかるマルチチャンバシステムの構成を示す図である。
[図 5]本発明の実施の形態に力かるプラズマ処理装置の他の構成を示す図である。
[図 6]本発明の実施の形態に力かるプラズマ処理装置の他の構成を示す図である。 符号の説明
1 プラズマ処理装置
2 チャンノ
3 排気装置
4 処理ガス供給装置
5 第 1高周波電源
6 第 1整合器
7 第 2高周波電源
8 5t 整 -6S-
9 制御装置
11 排気管
12 ゲートバノレブ
13 ガス供給管
14 シャワーヘッド
15 支持台
15a リフトピン
15b 流路
16 サセプタ 17 冷媒供給管
18 堰
18a 導電部材
18b 被覆部材
18c 突出部
21 シャフト
22 支持台昇降装置
23 ベローズ
24 堰昇降装置
51 マノレチチャンノ システム
56 チャンノ
63 制御部
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明のプラズマ処理装置及びこのプラズマ処理装置を備えるマルチチヤ ンバシステムについて説明する。なお、以下では、プラズマ処理装置として、プラズマ CVD (Chemical Vapor Deposition)装置を例にとって説明する。
図 1は、本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す図である。
[0018] 図 1に示すように、本発明の実施の形態に力かるプラズマ処理装置 1は、チャンバ 2 と、排気装置 3と、処理ガス供給装置 4と、第 1高周波電源 5と、第 1整合器 6と、第 2高 周波電源 7と、第 2整合器 8と、制御装置 9と、カゝら構成されている。
[0019] チャンバ 2は、導電性材料から形成され、例えば、アルマイト処理（陽極酸化処理） されたアルミニウム等から形成されている。また、このチャンバ 2は、接地されている。
[0020] チャンバ 2の側壁には、チャンバ 2内のガスを排気するための排気管 11と、被処理 体としてのウェハ（半導体ウェハ) Wを搬入出するためのゲートバルブ 12と、が設置さ れている。ウェハ Wの搬入出は、ゲートバルブ 12を開放した状態で、チャンバ 2に連 通する後述するロードロック室との間で行われる。
[0021] また、チャンバ 2の上部には、チャンバ 2内に処理ガスを導入するための処理ガス供 給管 13と、処理ガス供給管 13に接続され、処理ガス供給管 13を介して供給される 処理ガスの吹出口となるシャワーヘッド 14と、が設置されている。シャワーヘッド 14は 、その底面に多数の孔を有する中空のアルミニウム等力も形成されている。シャワー ヘッド 14は、処理ガス供給管 13からの処理ガスを拡散してウェハ Wの全面に均一に 供給するとともに、上部電極として機能する。
[0022] また、チャンバ 2内の底部には、その略中央に支持台 15が設置されている。支持台 15の上には、ウェハ Wを載置する載置台として機能するとともに、下部電極として機 能するサセプタ 16が設置されている。サセプタ 16は、上部電極として機能するシャヮ 一ヘッド 14と対向するように設置されて 、る。
[0023] 支持台 15の内部には、図示せぬ昇降機構によって昇降する複数のリフトピン 15a が設置されている。チャンバ 2内に搬入されたウェハ Wは、上昇したリフトピン 15a上 に載置され、リフトピン 15aが下降することによってサセプタ 16上に載置される。また、 プラズマ処理を施されたウェハ Wは、リフトピン 15aが上昇することにより、サセプタ 1 6上から脱離する。なお、リフトピン 15aの長さは、搬入出の際に、ウェハ Wを後述す る堰 18よりも高 、位置に持ち上げることが可能なように設定されて!、る。
[0024] また、支持台 15の内部には、フロリナート等の冷媒を循環させるための流路 15bが 形成されている。流路 15bは、冷媒供給管 17を介して、図示せぬ冷媒供給装置に接 続されている。冷媒供給装置力 供給される冷媒が流路 15b内を流通することにより 、サセプタ 16及びサセプタ 16上に載置されるウェハ Wの温度が所定温度に制御さ れる。
[0025] 支持台 15及びサセプタ 16の周囲には、図 2に示すような、支持台 15及びサセプタ 16を取り囲む堰 18が設置されている。堰 18は、ウェハ W上の領域、即ち、サセプタ 1 6上に載置されたウェハ W (又はサセプタ 16)とシャワーヘッド 14との間の処理領域 R を取り囲むように、サセプタ 16上に載置されたウエノ、 Wより高く形成された突出部 18 cを備えている。この堰 18は、チャンバ 2内で発生するプラズマを、処理領域 Rに封じ 込めるために設けられて 、る。
[0026] 堰 18の突出部 18c (サセプタ 16の表面より突出した部分)の断面形状及び高さは、 上記処理領域 R内にプラズマを実質的に封じ込めることができるように設定されてい る。言い換えると、突出部 18cの断面形状及び高さは、上記処理領域 R外へ拡散す るプラズマによって及ぼされる、ウェハ Wの処理に対する影響が無視できる程度にな るように設定されている。
[0027] 以上のような突出部 18cの断面形状及び高さは、理論計算や実験等によって予め 求められる。例えば、図 3に示す突出部 18cの上端とチャンバ 2の内壁との間隔 Lは、 85mm以下であることが好ましぐ 30mm以下であることがより好ましぐ 25mm以下 であることがさらに好ましい。
[0028] また、この突起部 18cの高さは、チャンバ 2内の圧力や生成されるプラズマの密度な どに応じて設定される。例えば、チャンバ 2内の圧力が 500— 1100Pa、プラズマ密 度が 109— ion/cm3である場合には、図 3に示す突起部 18cの上端とチャンバ 2と の間隔 Lが 5mm以下、好ましくは 2. 5mm以下、さらに好ましくは 0. 8mm以下となる ように、さらに小さく設定される。なお、このように間隔 Lが小さい場合には、後述する 図 5及び図 6に示すように、堰 18が昇降可能に構成されて 、ることが好ま 、。
[0029] また、堰 18は、導電体から形成された導電部材 18aを有して 、る。本実施の形態で は、堰 18は、導電部材 18aと、被覆部材 18bと、力 構成されている。導電部材 18a は、アルミニウム等の導電体力 構成され、接地されている。被覆部材 18bは、導電 部材 18aを被覆し、導電部材 18aと支持台 15及びサセプタ 16との間を電気的に絶 縁する、セラミック等の絶縁体力 構成されている。
[0030] このように、堰 18の導電部材 18aが接地されているため、導電部材 18a (即ち、堰 1 8)は、安定した電位と低いインピーダンスとを有する。これにより、チャンバ 2壁では なぐ導電部材 18aを対向電極としてプラズマが発生するため、堰 18の外側にプラズ マが広がることを確実に防止することができる。
[0031] 排気装置 3は、排気管 11を介してチャンバ 2に接続されている。排気装置 3は、真 空ポンプを備え、チャンバ 2内のガスを排気して、チャンバ 2内の圧力を所定の圧力（ 例えば、 800Pa)に設定する。
[0032] 処理ガス供給装置 4は、ガス供給管 13を介してチャンバ 2に接続され、ウェハ Wの 処理に必要な処理ガスを、所定の流量 (例えば、 lOOOsccm)でチャンバ 2内に供給 する。
[0033] 第 1高周波電源 5は、第 1整合器 6を介して、下部電極として機能するサセプタ 16に 接続され、例えば、 13. 56— 100MHzの高周波をサセプタ 16に印加する。
[0034] 第 2高周波電源 7は、第 2整合器 8を介して、上部電極として機能するシャワーへッ ド 14に接続され、例えば、 0. 8— 13. 56MHzの高周波をシャワーヘッド 14に印加 する。
[0035] 制御装置 9は、マイクロコンピュータ等力 構成され、ウェハ Wにプラズマ処理を施 すためのプログラムを記憶している。制御装置 9は、記憶しているプログラムに従って 、プラズマ処理装置 1全体の動作を制御し、チャンバ 2内に配置されたウェハ Wにプ ラズマ CVD処理を行 、、ウェハ W上に所定種の膜を形成する。
[0036] 次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置 1を備えるマルチチャンバシステム について説明する。
図 4は、本発明の実施の形態のマルチチャンバシステムの構成を示す図である。
[0037] 図 4に示すように、マルチチャンバシステム 51は、搬入出室 52と、第 1搬送室 53と、 ロードロック室 54と、第 2搬送室 55と、複数 (本実施の形態では 4つ）のチャンバ 56 ( 56a— 56d)と、を備えている。
[0038] 搬入出室 52は、被処理体、例えば、ウェハ（半導体ウェハ）をマルチチャンバシス テム 51に搬入または搬出する空間であり、ウェハを収容した複数のカセット 57が収 納されている。この搬入出室 52には、処理対象である未処理のウェハが収容されて V、るカセット 57と、処理後のウェハが収容されて!、るカセット 57とが収容されて!、る。
[0039] 第 1搬送室 53は、搬入出室 52とロードロック室 54とを連結する空間である。第 1搬 送室 53には第 1搬送アーム 58が載置されており、第 1搬送アーム 58によりウェハを 搬送して、ウェハを搬入出室 52またはロードロック室 54に搬入または搬出する。
[0040] ロードロック室 54は第 1搬送室 53と第 2搬送室 55とを連結し、ウェハを第 1搬送室 5 3または第 2搬送室 55に搬入または搬出する空間である。
[0041] 第 2搬送室 55は各チャンバ 56とロードロック室 54とを連結する空間である。第 2搬 送室 55には第 2搬送アーム 59が載置されており、第 2搬送アーム 59によりウェハを 搬送して、ウェハをロードロック室 54または各チャンバ 56に搬入または搬出する。
[0042] チャンバ 56 (56a-56d)には、ウェハに施す処理に応じた処理装置が配置されて いる。例えば、本実施の形態では、チャンバ 56aに本発明のプラズマ処理装置 1が配 置され、チャンバ 56b— 56dに他の処理装置が配置されて!、る。
[0043] 第 2搬送室 55と各チャンバ 56とは、真空ポンプ、バルブ等力も構成された図示しな い真空制御部によって真空に保持されている。また、ロードロック室 54は、真空制御 部によって真空と常圧との切り替えが可能なように構成されている。
[0044] 第 1搬送室 53とロードロック室 54とはゲートバルブ 60を介して接続され、ロードロッ ク室 54と第 2搬送室 55とはゲートバルブ 61を介して接続されている。また、第 2搬送 室 55と各チャンバ 56とはゲートバルブ 62を介して接続されている。
[0045] また、第 1搬送アーム 58、第 2搬送アーム 59、ゲートバルブ 60、ゲートバルブ 61、 ゲートバルブ 62等には、制御部 63が接続されている。制御部 63は、マイクロコンピュ ータ等から構成され、マルチチャンバシステム 51全体の動作を制御する。例えば、制 御部 63は、第 1搬送アーム 58、第 2搬送アーム 59の移動、及び、ゲートバルブ 60、 ゲートバルブ 61、ゲートバルブ 62の開閉を制御し、ウェハを所定の位置に搬送する 。これにより、ウェハは、搬入出室 52に収納されたカセット 57から、第 1搬送アーム 5 8により第 1搬送室 53、ゲートバルブ 60を介してロードロック室 54に搬送される。そし て、ロードロック室 54内のウェハは、第 2搬送アーム 59によりゲートバルブ 61、第 2搬 送室 55、ゲートバルブ 62を介して各チャンバ 56に搬送される。
[0046] 次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置 1及びマルチチャンバシステム 51 の動作について説明する。なお、以下に示すプラズマ処理装置 1及びマルチチャン バシステム 51の動作は、制御装置 9、制御部 63の制御下で行われる。
[0047] まず、制御部 63は、第 1搬送アーム 58を制御して、処理対象である未処理のゥェ ハ Wが収容されて!、るカセット 57から未処理のウェハ Wを取り出し、ゲートバルブ 60 を介してロードロック室 54に搬送する。次に、制御部 63は、図示せぬ真空制御部を 制御して、ロードロック室 54を真空にする。続いて、制御部 63は、第 2搬送アーム 59 を制御して、ロードロック室 54内の未処理のウェハ Wを、ゲートバルブ 61、ゲートバ ルブ 62 (12)を介してチャンバ 56a (プラズマ処理装置 1)に搬送し、プラズマ処理装 置 1の上昇したリフトピン 15a上に載置する。
[0048] 未処理のウェハ Wがリフトピン 15a上に載置されると、制御装置 9は、図示せぬ昇降 機構を制御して、リフトピン 15aを下降させ、未処理のウェハ Wをサセプタ 16上に載 置する。
[0049] 制御装置 9は、図示せぬ冷媒供給装置を制御して、支持台 15内の流路 15bに冷 媒を供給しているため、サセプタ 16上にウェハ Wが載置されると、ウェハ Wの温度は 所定温度に設定される。また、制御装置 9は、排気装置 3を制御して、チャンバ 2内の ガスを排気して、チャンバ 2内の圧力を所定の圧力に設定する。
[0050] 次に、制御装置 9は、処理ガス供給装置 4を制御して、処理ガスを所定の流量でチ ヤンバ 2内に供給する。続いて、制御装置 9は、第 2高周波電源 7を制御して、所定の 高周波電圧を、上部電極として機能するシャワーヘッド 14に印加する。また、制御装 置 9は、第 1高周波電源 5を制御して、所定の高周波電圧を、下部電極として機能す るサセプタ 16に印加する。これにより、チャンバ 2内に供給された処理ガスのプラズマ が生成され、生成されたプラズマによってウェハ W上に所定の膜が形成される。
[0051] ここで、支持台 15及びサセプタ 16の周囲には、処理領域 Rを取り囲むように堰 18 が配置されているので、生成されたプラズマは、処理領域 R内に封じ込められる。さら に、堰 18の導電部材 18aが接地されているので、堰 18が安定した電位と低いインピ 一ダンスとを有し、チャンバ 2壁ではなぐ導電部材 18aを対向電極としてプラズマが 発生することになるため、堰 18の外側にプラズマが広がることを確実に防止すること ができる。これにより、処理領域 R内にプラズマが集中し、プラズマ処理を効率よく行 うことができる。また、プラズマが処理領域 R外に拡散することを防止できるので、処理 領域 R内における処理ガスの滞留時間、プラズマ強度、プラズマ分布などの制御が 容易になる。その結果、形成される膜の品質や膜厚等を高い精度で制御することが 可能となり、均一な膜をウェハ W上に形成することができる。
[0052] ウェハ Wの処理が終了すると、制御装置 9は、図示せぬ昇降機構を制御して、リフト ピン 15aを上昇させる。
[0053] リフトピン 15aが上昇すると、制御部 63は、第 2搬送アーム 59を制御して、リフトピン 15a上のウェハ Wを、ゲートバルブ 62 (12)、ゲートバルブ 61を介してロードロック室 54内に収容する。続いて、制御部 63は、第 1搬送アーム 58を制御して、ロードロック 室 54内のウェハ Wを、ゲートバルブ 60を介して処理済みのウェハ Wを収容するカセ ット 57に搬送する。 [0054] 以上説明したように、本実施の形態では、接地された導電部材 18aから構成される 堰 18が処理領域 Rを取り囲むように配置されているので、処理領域 R内にプラズマが 集中し、プラズマ処理を効率よく行うことができる。また、処理領域 R内における処理 ガスの滞留時間、プラズマ強度、プラズマ分布などの制御が容易になる。その結果、 形成される膜の品質や膜厚等を高い精度で制御することが可能となり、均一な膜をゥ エノ、 W上に形成することができる。
[0055] なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である 。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
[0056] 上記実施の形態では、堰 18が導電部材 18aと被覆部材 18bとから構成されている 場合を例にとって説明したが、堰 18は、被覆部材 18bを備えず、導電部材 18aだけ で構成されてもよい。この場合、導電部材 18aは、アルマイト処理（陽極酸化処理)さ れたアルミニウム等力 形成される。
[0057] 上記実施の形態では、チャンバ 2内の底部に堰 18が設置されている場合を例にと つて説明したが、例えば、図 5及び図 6に示すように、堰 18を昇降可能に構成しても よい。なお、図 5及び図 6では、図 1に示される構成の一部の図示を省略している。
[0058] 図 5に示すプラズマ処理装置 1において、支持台 15は、シャフト 21を介して支持台 昇降装置 22に接続されている。支持台昇降装置 22は、制御装置 9の制御に従って 、支持台 15、サセプタ 16、及び、堰 18の全体をチャンバ 2内で昇降させる。なお、支 持台 15の昇降部分におけるチャンバ 2内外の雰囲気は、例えば、ステンレス力も形 成されるベローズ 23によって分離される。
[0059] 以上の構成によれば、ウェハ Wの処理中は、支持台昇降装置 22が支持台 15全体 を上昇させることにより、堰 18とチャンバ 2との間隔 Lが十分狭く維持される。これによ り、プラズマを処理領域 R内に確実に封じ込めることができる。また、ウェハ Wの搬入 出時には、支持台昇降装置 22が支持台 15全体を下降させることにより、ウェハ Wの 搬入出を容易に行うことが可能となる。
[0060] また、図 6に示すプラズマ処理装置 1において、堰 18は、シャフト 21を介して堰昇 降装置 24に接続されている。堰昇降装置 24は、制御装置 9の制御に従って、堰 18 のみをチャンバ 2内で昇降させる。この場合も、堰 18の昇降部分におけるチャンバ 2 内外の雰囲気は、例えば、ステンレス力 形成されるべローズ 23によって分離される
[0061] 以上の構成によれば、ウェハ Wの処理中は、堰昇降装置 24が堰 18を上昇させるこ とにより、堰 18とチャンバ 2との間隔 Lが十分狭く維持される。これにより、プラズマを 処理領域 R内に確実に封じ込めることができる。また、ウエノ、 Wの搬入出時には、堰 昇降装置 24が堰 18を下降させることにより、ウェハ Wの搬入出を容易に行うことが可 能となる。
[0062] また、上記実施の形態では、本発明をプラズマ CVD装置に適用した場合を例にと つて説明したが、本発明は、プラズマを用いて被処理体、例えば、半導体ウェハを処 理するプラズマ処理装置であればどのような装置にも適用可能である。例えば、ブラ ズマエッチング、プラズマ酸化、及び、プラズマアツシングなどを行う装置に適用する ことができる。また、被処理体は、ウェハ Wに限らず、例えば、液晶表示装置用のガラ ス基板等であってもよい。
[0063] 本発明は、 2003年 12月 3日に出願された日本国特願 2003— 403950号に基づき 、その明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む。上記出願における開示 は、本明細書中にその全体が参照として含まれる。
産業上の利用の可能性
[0064] 本発明は、プラズマ処理装置及びこれを備えるマルチチャンバシステムに有用であ る。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理体 (W)にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置（1)であって、
前記被処理体 (W)にプラズマ処理を施すための処理室（2)と、
前記処理室（2)内に設置され、前記被処理体 (W)を載置するための載置台（16) と、
前記被処理体 (W)にプラズマ処理を施すための処理ガスを、前記処理室（2)内に 供給する処理ガス供給部 (4)と、
高周波電圧を印加することにより、前記処理ガス供給部 (4)によって供給される前 記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部（5, 7)と、
前記プラズマ生成部（5, 7)によって生成される前記プラズマを前記載置台（16)上 に載置される前記被処理体 (W)上の領域に封じ込めるための堰（18)と、 を備え、
前記堰（18)は、導電体から形成された導電部材（18a)を有し、該導電部材（18a) は接地されている、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
[2] 前記堰（18)は、
前記導電部材（18a)を被覆し、該導電部材（18a)と前記載置台（16)との間を電気 的に絶縁する絶縁部材（18b)と、
力 構成される、ことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置（1)。
[3] 前記堰（18)は、前記被処理体 (W)上の領域を取り囲むように、前記載置台（16) に載置された前記被処理体 (W)より高く形成された突出部（18c)を備える、ことを特 徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置（1)。
[4] 前記堰（18)の上端と前記処理室（2)の内壁との間隔は、 85mm以下である、こと を特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置（ 1)。
[5] 前記堰（18)を、前記処理室（2)内で昇降させる昇降部（22, 24)をさらに備える、 ことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
[6] 前記堰（18)及び前記載置台（16)を、前記処理室 (2)内で昇降させる昇降部（22 )をさらに備える、ことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。 [7] 少なくとも一のチャンバに、請求項 1に記載のプラズマ処理装置を配置した、ことを
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