(57)【要約】【課題】ベローズの腐食、ベローズからの発塵を抑制すると共に、被駆動部分の体積、重量を小さくした基板支持台の構造及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１０において、円筒状の内筒１２、ベローズ１３、外筒１４及び覆設部材１５を、順次、内側から同心円状に配置すると共に、駆動機構２４により駆動される駆動部材２１を、開口部１１ｂ及び内筒１２の内部を通って、載置台１６の裏面に取り付けた基板支持台の構造とした。【選択図】図１
2010275593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内で腐食性ガスを用いる処理装置に用いられ、処理対象の基板の位置を変更する駆動機構を備えた基板支持台の構造であって、
前記真空容器の内壁の開口部の周囲に、第１シール部材を介して、一端側が取り付けられた円筒状の内筒と、
前記内筒の外周側に配置されると共に、前記内筒の他端側に、第２シール部材を介して、一端側が取り付けられたベローズと、
前記ベローズの外周側に配置されると共に、前記ベローズの他端側に、第３シール部材を介して、一端側が取り付けられた円筒状の外筒と、
前記外筒の他端側の開口部を閉塞するように、第４シール部材を介して取り付けられ、前記基板を載置する円盤状の載置台と、
前記外筒全面を覆うように、前記外筒と密接して設けられ、腐食耐性がある材料からなる覆設部材と、
前記開口部及び前記内筒の内部を通って、前記載置台の裏面に取り付けられ、前記駆動機構により駆動される駆動部材とを有することを特徴とする基板支持台の構造。
【請求項２】
真空容器内で腐食性ガスを用いる処理装置に用いられ、処理対象の基板の位置を変更する駆動機構を備えた基板支持台の構造であって、
前記真空容器の底部の開口部の周囲に、第１シール部材を介して、下端側が取り付けられた円筒状の内筒と、
前記内筒の外周側に配置されると共に、前記内筒の上端側に、第２シール部材を介して、上端側が取り付けられたベローズと、
前記ベローズの外周側に配置されると共に、前記ベローズの下端側に、第３シール部材を介して、下端側が取り付けられた円筒状の外筒と、
前記外筒の上端側の開口部を閉塞するように、第４シール部材を介して取り付けられ、前記基板を載置する円盤状の載置台と、
前記外筒全面を覆うように、前記外筒と密接して設けられ、腐食耐性がある材料からなる円筒状の覆設部材と、
前記開口部及び前記内筒の内部を通って、前記載置台の裏面に取り付けられ、前記駆動機構により駆動される駆動部材とを有することを特徴とする基板支持台の構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板支持台の構造において、
前記第２シール部材の代わりに前記内筒と前記ベローズとの間を溶着するか、前記第３シール部材の代わりに前記ベローズと前記外筒との間を溶着するか、少なくとも一方を溶着したことを特徴とする基板支持台の構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の基板支持台の構造において、
更に、腐食耐性がある材料からなる円筒状の外装部材を、前記覆設部材の外周側に前記覆設部材全面を覆うように設けたことを特徴とする基板支持台の構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の基板支持台の構造において、
前記処理装置をプラズマ処理装置とすることを特徴とする基板支持台の構造。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の基板支持台の構造を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面に基板を支持すると共に上下動可能な基板支持台の構造に関し、又、その基板支持台の構造を有するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空下で所望の処理を施す処理装置において、処理対象の基板の位置を変更可能な装置が、従来技術として知られている（特許文献１、２）。例えば、半導体装置を製造するためのプラズマ処理装置、具体的には、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、プラズマエッチング装置では、プラズマに対する基板の位置を調整可能な基板支持台を備えた装置が知られている。このようなプラズマ処理装置では、基板とプラズマとの間の距離を調節することにより、処理レート、面内均一性、プラズマダメージを所望の状態に調整可能であり、より自由度の高いプラズマ処理装置とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２９４０８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３に、従来のプラズマ処理装置の断面図を示し、その概略と共に問題点を説明する。なお、図３において、プラズマ発生機構、ガス供給機構、真空機構等の図示は省略する。
図３に示すように、従来のプラズマ処理装置３０は、真空チャンバ３１の内部に配置した載置台３６上に基板３７を載置し、真空チャンバ３１内に生成したプラズマＰにより、基板３７に所望のプラズマ処理を施すものである。プラズマ処理の際、基板３７の位置は、駆動機構３８により、プラズマＰに対して調整可能となっている。
【０００５】
駆動機構３８は、具体的には、載置台３６を下部から支持する駆動部材３４と、駆動部材３４を支持する駆動板３３と、駆動板３３を移動可能に支持する複数のボールネジ３５とを有しており、ボールネジ３５を回転させることにより、駆動板３３、駆動部材３４、載置台３６及び基板３７を上下動させて、その結果、プラズマＰに対する基板３７の位置を調整している。そして、真空チャンバ３１の底部と駆動板３３との間には、ベローズ３２が設けられており、このベローズ３２により、真空チャンバ３１内部を真空に保つと共に、駆動機構３８の上下動を可能としている。
【０００６】
従来のプラズマ処理装置３０は、図３に示すように、載置台３６の真下の位置にベローズ３２を配置した構造であるが、このような構造では、以下のような問題がある。
（１）ベローズは、一般的には、ステンレス製のものが使用されるが、高温の状態で腐食性ガスに曝されると、腐食が進んでしまい、寿命が短くなったり、金属汚染の原因になったりしてしまう。特に、プラズマ処理装置においては、載置台を４００℃程度の高温とすることが一般的であり、エッチングガス（クリーニングガス）として、ＮＦ3、ＣＦ4、ＳＦ6等の腐食性ガスを使用していることから、腐食しやすい環境下でベローズが使用されている。
（２）腐食を避けるためには、腐食性ガスや高温部分から離れた場所にベローズを設ければよい。しかしながら、載置台とベローズとの距離が離れている場合（図３参照）、駆動部分の体積、重量が大きくなってしまい、駆動機構に大きな負担がかかってしまう。又、駆動部分の体積、重量が大きくなってしまうと、メンテナンス時の作業性を悪化させて、メンテナンスの負担も大きくなってしまう。
（３）プラズマ処理による生成物が真空チャンバ内部の構成部品の表面に付着するが、ベローズ表面に付着した場合には、ベローズ自体の伸縮により、付着した生成物が剥がれてパーティクルの要因となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ベローズの腐食、ベローズからの発塵を抑制すると共に、被駆動部分の体積、重量を小さくした基板支持台の構造及びプラズマ処理装置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】
上記課題を解決する第１の発明に係る基板支持台の構造は、
真空容器内で腐食性ガスを用いる処理装置に用いられ、処理対象の基板の位置を変更する駆動機構を備えた基板支持台の構造であって、
前記真空容器の内壁の開口部の周囲に、第１シール部材を介して、一端側が取り付けられた円筒状の内筒と、
前記内筒の外周側に配置されると共に、前記内筒の他端側に、第２シール部材を介して、一端側が取り付けられたベローズと、
前記ベローズの外周側に配置されると共に、前記ベローズの他端側に、第３シール部材を介して、一端側が取り付けられた円筒状の外筒と、
前記外筒の他端側の開口部を閉塞するように、第４シール部材を介して取り付けられ、前記基板を載置する円盤状の載置台と、
前記外筒全面を覆うように、前記外筒と密接して設けられ、腐食耐性がある材料からなる覆設部材と、
前記開口部及び前記内筒の内部を通って、前記載置台の裏面に取り付けられ、前記駆動機構により駆動される駆動部材とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る基板支持台の構造は、
真空容器内で腐食性ガスを用いる処理装置に用いられ、処理対象の基板の位置を変更する駆動機構を備えた基板支持台の構造であって、
前記真空容器の底部の開口部の周囲に、第１シール部材を介して、下端側が取り付けられた円筒状の内筒と、
前記内筒の外周側に配置されると共に、前記内筒の上端側に、第２シール部材を介して、上端側が取り付けられたベローズと、
前記ベローズの外周側に配置されると共に、前記ベローズの下端側に、第３シール部材を介して、下端側が取り付けられた円筒状の外筒と、
前記外筒の上端側の開口部を閉塞するように、第４シール部材を介して取り付けられ、前記基板を載置する円盤状の載置台と、
前記外筒全面を覆うように、前記外筒と密接して設けられ、腐食耐性がある材料からなる円筒状の覆設部材と、
前記開口部及び前記内筒の内部を通って、前記載置台の裏面に取り付けられ、前記駆動機構により駆動される駆動部材とを有することを特徴とする。
【００１０】
つまり、上記第１、第２の発明に記載の基板支持台の構造とすることにより、真空容器側の真空は保ちながら、円筒状の内筒、ベローズ、外筒及び覆設部材を、順次、内側から同心円状に配置することになる。そして、駆動部材により駆動される被駆動部分は、ベローズと載置台との間の部材、即ち、ベローズ、外筒、覆設部材及び載置台のみが駆動されることになる。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る基板支持台の構造は、
上記第１、第２の発明に記載の基板支持台の構造において、
前記第２シール部材の代わりに前記内筒と前記ベローズとの間を溶着するか、前記第３シール部材の代わりに前記ベローズと前記外筒との間を溶着するか、少なくとも一方を溶着したことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る基板支持台の構造は、
上記第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の基板支持台の構造において、
更に、腐食耐性がある材料からなる円筒状の外装部材を、前記覆設部材の外周側に前記覆設部材全面を覆うように設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明に係る基板支持台の構造は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の基板支持台の構造において、
前記処理装置をプラズマ処理装置とすることを特徴とする。
又、上記課題を解決する第６の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の基板支持台の構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１〜第３の発明によれば、内筒、ベローズ、外筒及び覆設部材を、順次、内側から同心円状に配置したので、ベローズが外筒及び覆設部材に保護されて、腐食性ガスに曝されにくくなるので、ベローズの腐食を抑制することができ、腐食による金属汚染も抑制することができる。特に、載置台を高温、例えば、４００℃に温度制御する場合には、ベローズの高温腐食のおそれがあったが、載置台とベローズとの間に外筒及び覆設部材が存在し、ベローズ自体の温度は高温とはならないので、高温腐食も抑制することができ、高温腐食による金属汚染も抑制することができる。又、駆動部材により駆動される被駆動部分は、ベローズ、外筒、覆設部材及び載置台のみとなるので、従来と比較して、被駆動部分の体積、重量を小さくすることができ、ベローズや駆動機構への負担を小さくすることができる。更に、駆動機構に不具合が発生し、載置台裏面の大気により、載置台が真空側に押される場合には、ベローズは縮む方向に変化するので、ベローズが伸びて破断することはなく、装置の安全性を保つことができる。以上のことから、基板支持台の構造の性能、信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、覆設部材の外周側に腐食耐性がある外装部材を更に設けたので、ベローズの腐食を更に抑制することができる。
【００１６】
第５、第６の発明によれば、プラズマ処理装置に第１〜第４の発明に記載の基板支持台の構造を適用することにより、外筒、覆設部材等の内側に保護されたベローズの表面には、プラズマ処理による生成物が付着しにくくなるので、ベローズが伸縮しても、パーティクル自体の発生が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る基板支持台の構造の実施形態の一例を示す断面図であり、プラズマＣＶＤ装置において、下方の位置に移動した基板支持台を図示している。
【図２】本発明に係る基板支持台の構造の実施形態の一例を示す断面図であり、プラズマＣＶＤ装置において、上方の位置に移動した基板支持台を図示している。
【図３】従来のプラズマ処理装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る基板支持台の構造の実施形態例について、図１〜図２を参照して、その説明を行う。なお、ここでは、一例として、プラズマＣＶＤ装置を例示するが、プラズマＣＶＤ装置に限らず、プラズマエッチング装置にも適用可能であり、更には、真空容器内で処理対象物を支持する支持台を移動させると共に、当該真空容器内で腐食性ガスを使用する処理装置であれば、他の装置にも適用可能である。
【００１９】
（実施例１）
図１、図２は、本発明に係る基板支持台の構造の実施形態の一例を示す断面図であり、図１は、プラズマＣＶＤ装置において、下方の位置にある基板支持台を図示し、図２は、上方の位置にある基板支持台を図示している。なお、図１、図２において、プラズマ発生機構、ガス供給機構、真空機構等の図示は省略している。
【００２０】
本実施例において、プラズマ処理装置１０は、内部が真空にされる真空チャンバ（真空容器）１１と、真空チャンバ１１の内部に配置され、基板１７を載置する円盤状の載置台１６とを有している。
【００２１】
そして、載置台１６は、以下の支持構造により、支持されている。具体的には、真空チャンバ１１の底部１１ａ（又は内壁）の開口部１１ｂの周囲に、下端側（又は一端側）となる下部フランジ１２ａが取り付けられた円筒状の内筒１２と、内筒１２の外周側に配置されると共に、内筒１２の上端側（又は他端側）の外周面に、上端側（又は一端側）となる上部フランジ１３ａが取り付けられたベローズ１３と、ベローズ１３の外周側に配置されると共に、ベローズ１３の下端側（又は他端側）となる下部フランジ１３ｂに、下端側（又は一端側）が取り付けられた円筒状の外筒１４とを有し、外筒１４の上端側（又は他端側）の開口部を閉塞するように、載置台１６が上部フランジ１４ａに取り付けられている。又、外筒１４の外周には、外筒１４の全面を覆うように外周面に密接させたカバー部材１５（覆設部材）が設けられている。つまり、載置台１６の直下において、内筒１２が最内周側に配置されており、互いに径の異なる円筒状の内筒１２、ベローズ１３、外筒１４及びカバー部材１５が、順次、内側から同心円状で設置された構造となっている。
【００２２】
又、底部１１ａと下部フランジ１２ａとの間は、Ｏリング等のシール部材（第１シール部材）を介して取り付けられている。同様に、内筒１２と上部フランジ１３ａとの間は、Ｏリング等のシール部材（第２シール部材）を介して、又、下部フランジ１３ｂと外筒１４との間は、Ｏリング等のシール部材（第３シール部材）を介して、又、上部フランジ１４ａと載置台１６との間は、Ｏリング等のシール部材（第４シール部材）を介して、取り付けられている。つまり、真空チャンバ１１、内筒１２、ベローズ１３、外筒１４、載置台１６同士の間は、シール部材を介して取り付けてあり、このような構成により、真空チャンバ１１内部を真空に保ちつつ、後述する駆動機構２４による上下動を可能としている。なお、内筒１２、ベローズ１３及び外筒１４においては、内筒１２とベローズ１３との間、ベローズ１３と外筒１４との間の少なくとも一方を、リークが無いように溶接により溶着し、一体化させて、真空を保つ構成としてもよい。
【００２３】
又、内筒１２、ベローズ１３及び外筒１４のうち、少なくとも外筒１４は、高温下でも載置台１６を支持する構造を保つため、比較的融点の高い金属又は合金、例えば、ステンレス製等とすることが望ましい。又、カバー部材１５は、腐食性ガスによる外筒１４の高温腐食を避けるため、腐食耐性がある材料からなり、例えば、表面をアルマイト加工したアルミニウム、又は、高純度アルミナ等のセラミックスから形成されている。特に、載置台１６は４００℃程度の高温に設定されることがあるため、載置台１６と直接接している上部フランジ１４ａの部分は、隙間無く、カバー部材１５を密着させることが望ましい。例えば、図１、図２に示すように、上部フランジ１４ａが外周側に出っ張っている場合には、カバー部材１５の上端部１５ａも、その形状に倣って形成して、隙間無く密着するようにしている。この結果、外筒１４が腐食性ガスにできるだけ曝されないようにすることができる。
【００２４】
なお、カバー部材１５の更に外周側に、カバー部材１５の全面を覆うように、円筒状のスカート部材（外装部材）１８を設けるようにしてもよい。このスカート部材１８は、カバー部材１５と同様に、腐食耐性がある材料からなり、例えば、表面をアルマイト加工したアルミニウム、又は、高純度アルミナ等のセラミックスから形成されている。スカート部材１８を設けることにより、その外周側を流れるガスを整流すると共に、外筒１４、ベローズ１３及び内筒１２側へのガスの進入を防いでおり、その結果、外筒１４、ベローズ１３及び内筒１２の腐食を防止して、腐食による金属汚染を防止すると共に、それらの製品寿命を長くしている。
【００２５】
又、載置台１６は、駆動機構２４により、上下動可能となっている。駆動機構２４は、具体的には、開口部１１ｂ及び内筒１２の内部を通って、載置台１６の裏面に取り付けられた駆動部材２１と、駆動部材２１を支持する駆動板２２と、駆動板２２を移動可能に支持する複数のボールネジ２３とを有しており、ボールネジ２３を回転させることにより、駆動板２２、駆動部材２１、載置台１６及び基板１７を上下動させて、基板１７の位置を変更させている。
【００２６】
基板１７を載置台１６上に載置する場合には、図１に示すように、載置台１６は下方の位置に配置され、図示しないロボットアームを用いて、ゲートドア２０を通って載置される。一方、載置台１６上に載置した基板１７にプラズマ処理を施す場合には、図２に示すように、載置台１６は上方の位置に配置されて、プラズマＰに対する位置を調整することにより、所望のプロセス結果が得られるプラズマ処理を行うことになる。
【００２７】
上述した構造とすることにより、載置台１６を４００℃程度に加熱しても、外筒１４は、カバー部材１５に保護されており、高温部分が腐食性ガスに曝される可能性が小さくなり、高温腐食が抑制される。又、ベローズ１３、そして、内筒１２は、載置台１６からの道程が遠く、熱伝導しにくいため、高温となることがなく、もし、腐食性ガスに曝されたとしても、高温腐食が抑制されることになる。従って、金属製の部材である内筒１２、ベローズ１３及び外筒１４において、それらの部材の高温腐食が抑制されて、それらの部材の製品寿命が長くなると共に、それらの部材からの金属汚染を抑制することができる。
【００２８】
又、上述した構造とすることにより、基板１７の搬送時に伸びているベローズ１３は、基板１７へのプラズマ処理時には縮んでいるので、ベローズ１３の表面に付着する生成物や副生成物が少なくなる。特に、プラズマＣＶＤ装置の場合には、ベローズ１３の表面への成膜が少なくなるので、成膜された薄膜の膜剥がれが要因となるパーティクルの発生が少なくなる。
【００２９】
又、上述した構造とすることにより、載置台１６の裏面を大気圧とすることができる。プラズマ処理装置の場合、基板１７を静電吸着する静電吸着用電極、基板１７にバイアスを印加するためのバイアス用電極、基板１７を加熱するためのヒータ、基板１７の温度制御用冷媒のための流路、基板１７及び載置台１６の温度を検出する温度センサ等の多種多様なものが、載置台１６に設けられている。これらへの接続部分を大気圧とすることにより、静電吸着用電極、バイアス用電極及びヒータ等の高電圧印加部分に対しては、放電を防止することができる。又、流路の接続部分に対しては、もし仮に、冷媒の漏洩があったとしても、大気側に漏れるので、真空チャンバ１１側を汚染することはない。
【００３０】
又、上述した構造とすることにより、ベローズ１３の上部フランジ１３ａを境にして、載置台１６側のみを上下動させ、内筒１２側は固定しているので、真空チャンバ１１内部での被駆動部分の体積、重量を小さくして、駆動機構２４への負担を小さくすることができる。又、駆動機構２４の故障等により、もし、大気圧による圧力が載置台１６の裏面に働いたとしても、その場合には、ベローズ１３を縮める方向に動くので、伸びる方向と比較して、安全な状態であり、ベローズ１３が破断したりすることはない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、半導体装置の製造に用いるプラズマＣＶＤ装置やプラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置に好適なものであるが、真空容器内の駆動部分にベローズを用いると共に、ベローズに対して腐食性があるガスを真空容器内で使用する装置であれば、半導体装置の製造に限らず、他のものを製造する装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  プラズマＣＶＤ装置
１１  真空チャンバ
１２  内筒
１３  ベローズ
１４  外筒
１５  カバー部材
１６  載置台
１７  基板
１８  スカート部材
２０  ゲートドア
２１  支持筒
２２  駆動板
２３  ボールネジ
【図１】
2010275593.tif 000003
【図２】
2010275593.tif 000004
【図３】
2010275593.tif 000005