(57)【要約】      （修正有）【課題】マッチングボックスの昇降駆動装置を小型化すると共に、チャンバーとマッチングボックスとを電気的に確実に接続することのできる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１１は、内部に上部電極１３および下部電極１４を含むチャンバー１２と、下部電極１４に対して着脱自在な状態で電気的に接続され、下部電極１４に高周波電力を供給するマッチングボックス２１と、チャンバー１２に固定され、マッチングボックス２１を下部電極１４に接続可能な位置まで引き上げるエアシリンダ３１とを備える。そして、下部電極１４とマッチングボックス２１とは、一方側に接続される筒状の雌端子と、他方側に接続されて雌端子の内径面に嵌まり込む雄端子とによって電気的に接続され、雌端子および雄端子のうちの少なくともいずれか一方は、他方との接触面を覆う弾性導電体を有する。【選択図】図１
0003167975.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
互いに対面する上部電極および下部電極を含み、前記下部電極に支持された被処理基板にプラズマ処理を施す処理容器と、
前記下部電極に対して着脱自在な状態で電気的に接続され、前記下部電極に高周波電力を供給するマッチングボックスと、
前記処理容器に固定され、前記マッチングボックスを前記下部電極に接続可能な位置まで引き上げる流体圧シリンダとを備え、
前記下部電極と前記マッチングボックスとは、一方側に接続される雌端子と、他方側に接続されて前記雌端子に嵌まり込む雄端子とによって電気的に接続され、
前記雌端子および前記雄端子のうちの少なくともいずれか一方は、他方との接触面を覆う弾性導電体を有する、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記弾性導電体は、蛇腹構造の筒状部材である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記流体圧シリンダは、前記マッチングボックスの重心位置の鉛直上方に配置されている、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記流体圧シリンダは、空気圧を利用したエアシリンダである、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記流体圧シリンダは、複動式シリンダである、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマ処理装置は、例えば、特開２００２−１８４７６１号公報（特許文献１）に開示されている。同公報に開示されているプラズマ処理装置は、ウェハにプラズマ処理を施すチャンバーと、チャンバーに高周波電圧を供給するマッチングボックスと、マッチングボックスを昇降させる昇降駆動装置とを備える。また、チャンバーとマッチングボックスとは、それぞれに接続された端子を互いに嵌合させることによって電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８４７６１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成のプラズマ処理装置においては、電気的な接続を確実にするために互いに嵌合する端子間の隙間を小さくする必要がある。そうすると、端子を接続する際の抵抗が大きくなるので、端子の接続に大きな力が必要となる。そこで、同公報に開示されているプラズマ処理装置では、ボールねじ、ガイドレール、レール、操作ハンドル、および無端状ベルト等によって構成される昇降駆動装置を採用している。
【０００５】
しかし、このような昇降駆動装置は、大型で、かつ機構が複雑になるという問題を抱えている。また、端子間の間隔を小さくすると、接続時にコンタクト部を傷つけるおそれがある。
【０００６】
そこで、この考案の目的は、マッチングボックスの昇降駆動装置を小型化すると共に、チャンバーとマッチングボックスとを電気的に確実に接続することのできるプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この考案に係るプラズマ処理装置は、互いに対面する上部電極および下部電極を含み、下部電極に支持された被処理基板にプラズマ処理を施す処理容器と、下部電極に対して着脱自在な状態で電気的に接続され、下部電極に高周波電力を供給するマッチングボックスと、処理容器に固定され、マッチングボックスを下部電極に接続可能な位置まで引き上げる流体圧シリンダとを備える。そして、下部電極とマッチングボックスとは、一方側に接続される雌端子と、他方側に接続されて雌端子に嵌まり込む雄端子とによって電気的に接続され、雌端子および雄端子のうちの少なくともいずれか一方は、他方との接触面を覆う弾性導電体を有する。
【０００８】
上記構成のように、端子を弾性導電体で覆うことにより、雄端子と雌端子との間にある程度の隙間を設けることができる。その結果、端子同士を接続する際の抵抗を低減することができると共に、接続の際に端子が傷つくのを防止することができる。また、接続の際の抵抗を低減したことにより、マッチングボックスの昇降駆動装置として、小型の流体圧シリンダを採用することができる。
【０００９】
一実施形態として、弾性導電体は蛇腹構造の筒状部材である。蛇腹が弾性変形して山部が雌端子の内径面に、谷部が雄端子の外径面にそれぞれ接触するので、雄端子と雌端子との間にある程度の隙間を設けても、両者を確実に接続することができる。
【００１０】
好ましくは、流体圧シリンダは、マッチングボックスの重心位置の鉛直上方に配置されている。これにより、マッチングボックスを水平に引き上げることができるので、雄端子と雌端子とをさらに適切に接続することができる。
【００１１】
一実施形態として、流体圧シリンダは空気圧を利用したエアシリンダである。その他、油圧を利用した油圧シリンダ等を採用することもできる。
【００１２】
一実施形態として、流体圧シリンダは複動式シリンダである。その他、ピストンを常に一方側に付勢しておく単動式シリンダを採用することもできる。
【考案の効果】
【００１３】
この考案によれば、下部電極とマッチングボックスとの接続部分に弾性導電体を介在させ、かつマッチングボックスの昇降駆動装置として流体圧シリンダを採用することにより、装置を全体として小型化すると共に、下部電極とマッチングボックスとを電気的に確実に接続可能なプラズマ処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この考案の一実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置の平面外略図である。
【図３】下部電極とマッチングボックスとの接続部分の拡大図であって、接続前の状態を示す図である。
【図４】下部電極とマッチングボックスとの接続部分の拡大図であって、接続された状態を示す図である。
【図５】流体圧シリンダの他の実施形態を示す図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図４を参照して、この考案の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１を説明する。なお、図１はプラズマ処理装置１１の縦断面図、図２はプラズマ処理装置１１の平面外略図、図３および図４は下部電極１４とマッチングボックス２１との接続部分の拡大図である。
【００１６】
まず、図１を参照して、プラズマ処理装置１１は、内部にプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを有する処理容器としてのチャンバー１２と、マッチングボックス２１と、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ３１とを主に備える。
【００１７】
チャンバー１２は、導電体によって形成された円筒形状の処理容器であって、内部に上部電極１３と下部電極１４とが互いに対面するように配置されている。また、チャンバー１２には、処理ガスを供給するガス供給源（図示省略）と、余分な処理ガス等を排出して処理空間Ｓを所定の圧力に保持する排気装置（図示省略）とが接続されている。なお、処理ガスとは、プラズマ着火用ガス（例えば、Ａｒガス）と、ウェハ処理用ガス（例えば、ＣＦｘガス）とを含む。
【００１８】
上部電極１３は、チャンバー１２の上部開口を閉鎖するように配置され、マッチングボックス２１を介して高周波電源（図示省略）に接続されている。また、上部電極１３には厚み方向に貫通する複数の貫通孔１３ａが設けられており、処理ガスを処理空間Ｓ内に供給するシャワーヘッドとしても機能する。
【００１９】
下部電極１４は、チャンバー１２の下部領域に上部電極１３と対面するように配置され、マッチングボックス２１を介して高周波電源（図示省略）に接続されている。また、下部電極１４は、その上面に被処理基板としての半導体ウェハＷを支持するサセプタとしても機能する。さらに、下部電極１４とマッチングボックス２１とを電気的に接続するためのＲＦパイプ１５が、下部電極１４の下面からマッチングボックス２１に向かって延びている。
【００２０】
上記構成のプラズマ処理装置１１の動作を説明する。まず、下部電極１４の上面に半導体ウェハＷを載置し、処理空間Ｓを密閉する。次に、処理ガス供給源（図示省略）から上部電極１３の貫通孔１３ａを通って、処理空間Ｓの内部に処理ガスが供給されると共に、排気装置（図示省略）によって処理空間Ｓの内部を所定の圧力に保持する。
【００２１】
次に、上部電極１３および下部電極１４それぞれに高周波電力を印加する。例えば、上部電極１３に６０ＭＨｚ、下部電極１４に２ＭＨｚの高周波電力を印加すると、処理空間Ｓの内部でプラズマ着火用ガスが電離してプラズマ化されると共に、上部電極１３と下部電極１４との間にバイアス電位が発生する。これにより、ウェハ処理用ガスが活性化され、半導体ウェハＷの表面にイオンエッチング等のプラズマ処理を施すことができる。
【００２２】
マッチングボックス２１は、上部電極１３および下部電極１４それぞれに対して電気的に接続されており、高周波電源（図示省略）からの高周波電力を供給する。具体的には、マッチングボックス２１の上面に配置される接続端子２２とＲＦパイプ１５とが電気的に接続されて、下部電極１４に高周波電力が供給される（上部電極１３との接続部分の説明は省略する）。
【００２３】
このマッチングボックス２１は、レール１８によってチャンバー１２下部まで搬送され、エアシリンダ３１によって所定位置まで引き上げられることによって、ＲＦパイプ１５と接続端子２２とが電気的に接続される。
【００２４】
エアシリンダ３１は、内部に第１および第２のシリンダ３２ａ，３２ｂを有するシリンダケース３２と、第１および第２のシリンダ３２ａ，３２ｂを隔離すると共に、シリンダケース３２の内部を往復運動するピストン３３と、第１および第２のシリンダ３２ａ，３２ｂに流体（この実施形態では「空気」）を供給する流体供給装置としてのコンプレッサ（図示省略）と、シリンダケース３２の外部に配置され、流体圧によって移動させる部材（この実施形態では「マッチングボックス２１」を指す）に連結される連結部材３４と、第２のシリンダ３２ｂを貫通し、ピストン３３と連結部材３４とを連結する連結棒３４ｂとを備える複動式シリンダである。なお、連結部材３４としては、例えば、静電チャックや電磁石等を採用することができる。
【００２５】
このエアシリンダ３１は、第１のシリンダ３２ａを上にした状態でシリンダケース３２をチャンバー１２の下面に、連結部材３４をマッチングボックス２１の上面にそれぞれ固定し、第１および第２のシリンダ３２ａ，３２ｂのいずれか一方に圧縮空気を供給することにより、ピストン３３を鉛直方向に上下動させる。
【００２６】
すなわち、第２のシリンダ３２ｂに圧縮空気を供給すると、ピストン３３が上方向に押し上げられる。その結果、ピストン３３に連結されたマッチングボックス２１が上方向に押し上げられて、ＲＦパイプ１５と接続端子２２とが接続される。一方、第１のシリンダ３２ａに圧縮空気を供給すると、ピストン３３が下方向に押し下げられる。その結果、ピストン３３に連結されたマッチングボックス２１が下方向に押し下げられて、ＲＦパイプ１５と接続端子２２との接続が解除される。
【００２７】
次に、図２を参照して、チャンバー１２とマッチングボックス２１との位置関係を説明する。まず、ＲＦパイプ１５は、チャンバー１２の中心から下方に延びている。一方、エアシリンダ３１は、チャンバー１２の中心から外れた位置で、かつマッチングボックス２１の重心位置Ｇの鉛直上方に配置されている。
【００２８】
すなわち、連結部材３４をマッチングボックス２１の重心位置Ｇの鉛直上方の位置に固定して引き上げるので、マッチングボックス２１を水平に引き上げることができる。その結果、ＲＦパイプ１５と接続端子２２とを適切に接続することが可能となる。
【００２９】
上記構成のエアシリンダ３１は、従来のボールねじ等による昇降駆動装置と比較して小型で構造が単純である反面、マッチングボックス２１を引き上げる力は弱い。しかし、ＲＦパイプ１５と接続端子２２との接続部分を以下のような構成とすることにより、両者を適切に接続することが可能となる。
【００３０】
次に、図３および図４を参照して、ＲＦパイプ１５と接続端子２２との接続部分の詳細を説明する。まず、図３を参照して、ＲＦパイプ１５は、グランドパイプ１６と、グランドパイプ１６の内側に配置される高周波給電棒１７とを含む。一方、接続端子２２は、グランド電位用端子２３と、グランド電位用端子２３の内側に配置される高周波電源端子２４とを含む。
【００３１】
グランドパイプ１６は筒形状の内径面にグランド電位用端子２３を受け入れる雌端子であり、グランド電位用端子２３はグランドパイプ１６の内径面に嵌まり込む雄端子である。これらが接続されることによって、両者のグランド電位を同時に取ることができる。
【００３２】
同様に、高周波給電棒１７は高周波電源端子２４を受け入れる雌端子であり、高周波電源端子２４は高周波給電棒１７の内径面に嵌まり込む雄端子である。これらが接続されることによって、下部電極１４を高周波電源（図示省略）に接続することができる。
【００３３】
そして、各雄端子２３，２４の雌端子１６，１７との接触面、すなわち、グランド電位用端子２３の外径面、および高周波電源端子２４の外径面は、それぞれ弾性導電体２３ａ，２４ａで覆われている。弾性導電体２３ａは、導電性に優れた金属、例えば、アルミニウムや銅等によって形成されている筒状部材である。また、この弾性導電体２３ａは、繰り返し折り曲げられて山部と谷部とが交互に形成される蛇腹構造となっており、特に径方向の弾性変形能が高くなっている。なお、弾性導電体２４ａも同様の構成であるので、説明は省略する。
【００３４】
このような弾性導電体２３ａ，２４ａで雄端子２３，２４の外径面を覆うことにより、雄端子２３，２４の外径面と雌端子１６，１７の内径面とを直接接触させなくても、両者を電気的に接続することができる。具体的には、グランドパイプ１６の内径寸法は、グランド電位用端子２３の外径寸法より大きく、かつ弾性導電体２３ａの山部の直径より小さい範囲で任意に設定することができる。同様に、高周波給電棒１７の内径寸法は、高周波電源端子２４の外径寸法より大きく、かつ弾性導電体２４ａの山部の直径より小さい範囲で任意に設定することができる。
【００３５】
上記構成の雄端子２３，２４を雌端子１６，１７の内径面に挿入すると、弾性導電体２３ａ，２４ａが弾性変形して、その山部が雌端子１６，１７の内径面に、谷部が雄端子２３，２４の外径面にそれぞれ接触する。これにより、雄端子２３，２４と雌端子１６，１７との間にある程度の隙間を設けても、両者を電気的に確実に接続することができる。なお、図４では、雌端子１６，１７と弾性導電体２３ａ，２４ａとの重なり代を明らかにするために、両者を重ねて図示している。
【００３６】
また、上記構成とした結果、端子同士を接続する際の抵抗を低減することができると共に、接続の際に端子が傷つくのを防止することができる。さらに、接続の際の抵抗を低減したことにより、マッチングボックス２１の昇降駆動装置として、前述のような小型のエアシリンダ３１を採用することができる。
【００３７】
なお、上記の実施形態においては、雄端子としてのグランド電位用端子２３および高周波電源端子２４に弾性導電体２３ａ，２４ａを取り付けた例を示したが、これに限ることなく雌端子としてのグランドパイプ１６および高周波給電棒１７の内径面を弾性導電体で覆ってもよいし、両方に取付けてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態においては、蛇腹構造の弾性導電体２３ａ，２４ａの例を説明したが、これに限ることなく、高い弾性変形能を有する任意の構造の弾性導電体を採用することができる。
【００３９】
次に、図５を参照して、流体圧シリンダの他の実施形態としてエアシリンダ４１を説明する。なお、図１に示すエアシリンダ３１と共通する構成要素には同一の参照番号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４０】
エアシリンダ４１は、第２のシリンダ３２ｂをコンプレッサに接続するのに代えて、第２のシリンダ３２ｂの内部にピストン３３を第１のシリンダ３２ａ側に付勢する弾性部材３５（この実施形態では「コイルバネ」）が配置されている単動式シリンダである。そして、第１のシリンダ３２ａを上、第２のシリンダ３２ｂを下にした状態でチャンバー１２の下面に配置される。
【００４１】
上記構成のエアシリンダ４１は、初期状態（「第１のシリンダ３２ａに圧縮空気を供給していない状態」を指す）で弾性部材３５がピストン３３を鉛直上方に押し上げる。その結果、ピストン３３に連結されたマッチングボックス２１が上方向に押し上げられて、ＲＦパイプ１５と接続端子２２とが接続される。一方、第１のシリンダ３２ａに圧縮空気を供給すると、ピストン３３が弾性部材３５に逆らって下方向に押し下げられる。その結果、ピストン３３に連結されたマッチングボックス２１が下方向に押し下げられて、ＲＦパイプ１５と接続端子２２との接続が解除される。
【００４２】
上記構成のエアシリンダ４１によれば、弾性部材３５がピストン３３を常に第１のシリンダ３２ａ側に付勢しているので、コンプレッサの故障等によって第１のシリンダ３２ａに圧縮空気を供給できなくなっても、ＲＦパイプ１５と接続端子２２との接続が解除されることがない。その結果、さらに信頼性の高いプラズマ処理装置１１を得ることができる。
【００４３】
なお、上記の実施形態においては、流体圧シリンダとしてエアシリンダ３１，４１の例を示したが、これに限ることなく、流体圧を利用してマッチングボックス２１を昇降させる任意の構成を採用することができる。例えば、空気に代えて油を利用した油圧シリンダを用いてもよい。
【００４４】
以上、図面を参照してこの考案の実施形態を説明したが、この考案は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この考案と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この考案は、プラズマ処理装置に有利に利用される。
【符号の説明】
【００４６】
１１  プラズマ処理装置、１２  チャンバー、１３  上部電極、１３ａ  貫通孔、１４  下部電極、１５  ＲＦパイプ、１６  グランドパイプ、１７  高周波給電棒、１８  レール、２１  マッチングボックス、２２  接続端子、２３  グランド電位用端子、２４  高周波電源端子、２３ａ，２４ａ  弾性導電体、３１，４１  エアシリンダ、３２  シリンダケース、３２ａ，３２ｂ  シリンダ、３３  ピストン、３４  連結部材、３４ａ  連結棒、３５  弾性部材。
【図１】
0003167975.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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